The words you are searching are inside this book. To get more targeted content, please make full-text search by clicking here.
Discover the best professional documents and content resources in AnyFlip Document Base.
Search
Published by nta1234, 2021-04-20 23:13:11

MTG MCQ

MCQ IIT JEE

60  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

y  =  2  –  x  3  3 
L(1,  1) 
y =  x  –  2,  x  >  2 M(3,  1)  ò  ò 41.  (c)  :  1 - x2  dx =  (1 - x)(1 + x)  dx
-2 
-2  –  x 2  =  0
\  x  =  ±  1 
Putting  1 

Points  –2,  –1,  1,  3

(0,  0)  A(1,  0)  B(2,  0)  C(3,  0)  ìï 1 - x2  if | x |< 1 
x  =  1,  x  =  2,  x  =  3 if x < -1 and x ³ 1 
\  |1  –  x2   |  =  í - (1 - x 2 ))
îï(1
1  1 
=  [AL  ×  AB +  BC  ×  CM]  =  [1  ×  1  +  1  ×  1]  =  1  3 

2  2  ò \  (1 - x2 )  dx

e x  -2 
38.  (c)  :  As  f (x)  =  1 + ex 
-1 1 3 
e a  e -a 
\  f (a)  =  1 + ea  and  f (–a)  =  1 + e-a  ò ò ò =  (x2 - 1)dx + (1 - x2 )dx + (x2  - 1) dx
\  f (–a)  +  f (a)  =  1 
-2 -1 1 

=  4 + 2 èæç 2 öø÷ + 20  =  28 
3 3 3 3 
f (a ) 

ò Now  x g {x(1 - x)} dx = ò 42.  (d)  :  1  dx  where  a  =  b  =  1 

f (-a )  a cos x - b sin x

f (a )  let  a  =  r  cos q  =  1 

ò  (1 - x)g {(1 - x)(x)}   dx b  =  r  sin q  =  1

f (-a )  \  r =  2
q  =  tan –1(  b/a) 
b b 

ò òusing  f (x)dx = f (a + b - x) dx ò 1 1  1  sin x dx 
cos x -
a a  =  1

f (a )  f (a ) 

Þ 2 ò  x g {x(1 - x)}   dx = ò g {(1 - x) x} dx 2 2 

f (-a )  f (-a )  1 1  dx 
2  cos(x + p/4) 
Þ  2I 1  =  I 2 ò = 

\  I 2  =  2  ò = 1 p 1  dx 
I1  1  2  sin çæè 2 pö
+ x + 4 ÷ø
p
p 2 

ò  ò 39.  (b)  :  x f (sin x) dx =  A f (sin x) dx ò = 1 x 1  dx 
2  æ 2 3p ö cos çæè x 3p  ö
0  0  2 sin çè + 8 ÷ø 2 + 8  ÷ø

p

pp
ò  ò ò2  p

or  A f (sin x) dx
2  f (sin x)dx = xf (sin x) dx sec2 çèæ 3 p + x ö
8 2 ÷ø
0  0 0  ò 1  dx 

pp =  tan çèæ x 3p  ö
2 2  2 8  ø÷
2  òp 2  +

ò Þ  A f (sin x) dx =  ´ 2 f (sin x) dx 1 ´ 2 log x  3 p
2  2 2  2 8 



pp =  tan æçè + ö + c
÷ø 
2  2 

ò  òÞ  A f (sin x)  =  p f (sin x) dx

0  0  1 log tan èæç x  3 p ö
2  2 8  ø÷ 
Þ A  = p  =  + + c

p/2  (sin x + cos x ) 2  p/2  sin x  dx  = Ax  +  B  log sin  (x – a)  + C
sin(x - a) 
(a)  :  dx =  (sin x + cos x) dx
ò  ò 40.  ò 43.  (b)  : 
0  (sin x + cos x) 2  0 

p Þ  Differentiating  w.r.t.  x  both  sides

=  æ cos x  + sin x ö 2  sin x  B cos (x - a) 
çè -1  ÷ø0   
Þ  sin(x - a )  =  A +  sin (x - a) 

=  1  – (–1)  =  2  Þ  sin  x  =  A  sin  (x  – a)  +  B  cos  (x  – a) 

Integral Calculus  61 

sin  x  =  A  (sin  x  cosa –  cos  x  sina) p/2 
+ B (cos  x  cos a +  sin  x  sin a) 
\ 2 ò  sin3 q cos 2n  + 1 q d q
sin  x  =  sin  x  (A  cos a  +  B  sin a) 
+  cos  x(B  cos a  –  A  sin a)  0 

Now  solving  A  cos a  +  B  sin a =  1  2[2 ´ (2n)(2n - 2)(2n - 4) ...4.2] 
and  B  cos a  –  A  sin a  =  0  = 

(A,  B)  =  (cos a,  sin a)  (2n + 4)(2n + 2)(2n)(2n - 2)... 4.2 

r = n 1  r  2 ´ 2 ´1 
n  = 

(2n + 4)(2n + 2) 

å 44.  e  1 
(b)  :  Lt  r  = 1 n = 

n ®¥ (n + 2)(n + 1) 
=  1 - 1  (by  partial  fraction) 

n + 1 n + 2 
ò =  e x dx =  e  –  1 



ò 4  3 esin x 3 dx  b 

45.  (c):  Given  1  x =  F(k)  –  F(1) ò 48.  (a),  (c)  :  Let  I  =  x f (x) dx



4  3 x 2  esin x 3 dx  b 

Þ  ò  x3  =  F(k)  –  F(1) ò I =  (a + b - x)  f (a +  b  –  x)  dx 

1  a 
b  b 
Þ  64  e sin z  dz =  F(k)  –  F(1)  where  (x3    =  z)
ò  ò  ò I =  (a + b)  f (a +  b  –  x)  dx  –  x f (a + b - x) dx
z a  a 


Þ [ F (z ) ]16  4  =  F(k)  –  F(1) b b 

Þ  F(64)  –  F(1)  =  F(k)  –  F(1) ò òI =  (a + b) f (x)dx - xf (x) dx

a a 

Þ  k  =  64  a + b b a + b b 
2 2 
ò ò \ f f (a b x) dx
46.  (b)  : Lt  ( tan t )0 x  2  I  =  (x) dx = + -

x ® 0  x sin x a a 


tan x 2  ò 49.  (a)  :  From  given  F(t) =  f (t - y) g( y) dy

=  Lt  x sin x 0 

x ® 0 
ò =  et - y y dy (By  replacing  y ®  t  –  y  in  f (y)) 
tan x 2 
=  Lt  0 
sin x  0  t 
x ® 0  x 2 
ò ò F(t)  =  - (t - q)eqdq = (t - q) eqdq
x

=  Lt  tan x 2  1  t  0 
Lt  sin x  =  1 ×  1  =  1 
x  ® 0  x 2  =  (t  eq )0  t   –  [(q  –  1)  eq]  0  t  
=  t(e t  –  1)  –  (t  –  1)e t  –  1 
x  ® 0  x
=  e t(  t  –  t  +  1)  –  t  –  1 

1  =  e t  –  (t  +  1) 

47.  (b)  :  ò x(1 - x) n  dx 50.  (b)  : As  f (x)  =  f ¢ (x)  and  f (0)  =  1

0  f ¢ (x ) 
Þ  f (x)  =  1
Putting  x  =  sin2 q 
Þ  log(f (x))  =  x
dx  =  2  sin q  cos q  dq  Þ  f (x)  =  e x  +  k
Þ  f (x)  =  e x  as  f (0)  =  1 
and  x  =  0, q  =  0  Now  g(x)  =  x 2  –  e x

x  =  1, q  = p/2

1  p/2 

\  ò x(1 - x) n dx =  ò sin2 q cos 2 n q (2 sin q cos q)dq 
0  p


2  1  1 

=  2 ò sin3 q cos 2n + 1q  d q ò  ò \ f (x) g (x)  dx =  ex (x2  - ex ) dx

0  0  0 

é p/2  1 1 

ê Using ò sin2n + 1 q cos 2n + 1q  dq ò ò =  x2e xdx - e2 x dx

êë 0  0 0  e 2 x  ö1 
2  ÷÷ø0 
=  [(2n)(2n - 2)...2][(2n)(2n - 2)...2] ù =  [(x 2  –  2x  +  2)e x]   01   –  æ
çç
(4n + 2)(4n)(4n - 2)....2  ú è
û

62  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

=  (e  –  2)  –  æ e2  - 1 ö e2  - 3  =  4p  ×  æ p - 0 ÷öø  = p 2 
ççè 2  ÷÷ø =  e  –  2 2  çè 4

Using f n (x)e x  dx  = e x [f n (x) –  f 1n   (x) +  f 2n  (  x) + ...+ (–1) n f n(  x)]  2 

where f 1 , f 2,   .... f n  are  derivatives of  first,  second  ...nt h  order.  ò 55.  (d)  :  Given  f (x) dx =  3/4 



51.  (b)  :  Required  area 

0 1  2 

ò ò  ò =  (3 + x) - (-x +1) + (3 - x) - (-x +1) dx + (3 - x) - (x -1) dx

-1 0 

0 1 2 

ò ò ò =  2(1 + x) dx + 2 dx + (4 - 2x) dx (0, 0) (2, 0) 

-1 0 1  2  2  2 

= 4  sq. units  \  ò x f ¢(x) dx =  xò f ¢(x) dx –  ò f (x) dx

0  0  0 

52.  (a)  :  Lt  1p + 2 p + ..... + n p  1  =  (x × f (x))02   - 3/4  =  2f(2)  –  3 
´  4 
n ® ¥ n p  n 

1 é æ 1 ö p æ 2 ö p æ n ö p  ù 3 
n ê çè n ÷ø çè n ÷ø çè n ÷ø ú =  0  –  [\  f(2)  =  0,  curve  having  intercept 
Lt + + .... + 4 
=  êë ûú 
n ® ¥ =  –3/4  2  units  on  x­axis.] 

r=n 1 æ r  ö p  1  x p dx 1  10 p
r  = 1  n çè n ÷ø =  0  p + 1 
å  ò =  ò 56.  (d)  :  sin  x dx
Lt  = 

n ® ¥

53.  (a)  :  Required Area  p p
10 p

ò ò =  sin x dx - sin  x dx

0 0 

=  10  ×  2  –  1  ×  2  =  18       (Using period  of  |sin  x| = p) 

f(x)  =  |log|x||  p/4

ò 57.  (b)  :  In   =  tan n  x dx



1  (–1,  0)  (1,  0)  p/4 

=  2ò log  x dx òI n –  2  =  tan n - 2  x dx

0  1 æ 0  p/4 
0 çè p/4
( )  ò = ù1  1 ö
2 é x log  x û0  - - x ÷ø . x dx  ò ò \  I n  +  In   –  2  =  tan n x dx + tan n - 2  x dx
ë

=  2[(1  –  0)  +  (x)0   1]    =  4  sq.  units.  0 0 

p/4  p/4 

p x  p x sin x  ò  ò =  tan n - 2  x ×  (sec2 x    –1)  dx  +  tan n - 2  x dx
cos 2 
ò  ò 54.  :  2  dx  +  2  dx  0  0 
(b)  cos 2 
-p 1 + x -p 1 + x
p/4 
p x sin x  p x sin x 
+ cos 2  x + cos 2  x ò =  tann - 2 x sec 2  x dx
ò  ò = 0  + 2  2 
1 dx =  2 ×  0 1 0 
-p

p x sin x  p p sin x  I n  +  In   –  2  =  n + 1
+ cos 2  x 2 0 1 + cos 2  x
ò  ò = 4  dx  dx  1 
0 1 =  4  ×  \  n(In    +  In   –  2)    =  1 + 1/n

ò ò æ p xf x) pp ö \  Lt n(In    +  In   –  2)    =  1 
ç by using  (sin dx = f (sin x) dx÷
è0 2  ø n ® ¥ 

0  2  1 2 

ò = 4 p p/2  ò  ò ò 58.  (c)  :  [x2 ]d  x =  [x2 ]dx + [x2 ] dx
2 ´ 2  ×  dx  0  0 1 
sin x 
0  1 + cos 2  x 2 

=  4p  (tan-1 cos x) 0p   (By  putting cos  x  = t)  ò =  0  +  1 dx =  2 - 1

2  1 

Differential  Equations  63 

CHAPTER  DIFFERENTIAL EQUATIONS

11 

1.  Solution  of  the  differential  equation  7.  If  x dy  = y(log y - log x + 1),  then the solution of the equation 
cosxdy  = y(sinx  – y)dx, 0  < x  < p/2  is  dx

(a)  sec x = (tanx + c)y  (b) y secx = tanx + c  is 

(c) y tanx = secx  + c  (d)  tanx = (secx + c)y  (2010)  (a)  x log æèç y ö = cy  (b)  y log æèç x ö = cx 
x ø÷  y ÷ø 
2.  The differential equation which represents the family of curves 

y  =  c e c 2x  ,    where  c  and  c  are  arbitrary  constants,  is  (c)  log èæç x ö = cy  (d)  log æ y ö = cx .  (2005) 
1  1  2  y ø÷  çè x ÷ø 

(a)  y¢¢ =  y¢y  (b)  yy¢¢  =  y¢ 

(c)  yy¢¢  =  (y¢) 2  (d)  y¢  =  y2   (2009) 
8.  The  differential  equation  representing  the  family  of  curves 

dy x + y  y2  = 2c( x +  c ),  where c > 0, is a parameter, is of order and 
3.  The  solution  of  the  differential  equation  dx =  x degree  as  follows 

satisfying the condition  y(1)  = 1  is  (a)  order  1,  degree  1  (b)  order  1,  degree  2 
(c)  order  2,  degree  2  (d)  order  1,  degree  3.  (2005) 
(a)  y =  x ln x +  x  (b) y  =  ln x +  x 

(c)  y =  x ln x +  x 2  (d) y  =  x e (x  – 1)  (2008)  9.  The  solution  of  the  differential  equation 

4.  The  differential equation  of the family of  circles with fixed  ydx  +  (x  +  x2 y  )dy  =  0  is 

radius 5 units and  centre on the line y  = 2  is  (a)  1  + log y =  C  (b)  - 1  + log y =  C 
(a)  (x  – 2) 2  y¢2   = 25  – (  y –  2) 2  xy xy

(b)  (x  – 2) y¢2   = 25 – (  y  – 2) 2  (c)  - 1  =  C  (d)  logy  =  Cx.  (2004) 
(c)  ( y – 2)  y¢ 2  = 25 – (  y  – 2) 2  xy

(d)  ( y – 2) 2  y¢ 2  = 25  – (  y  – 2) 2  (2008)  10.  The differential equation for the family of curves x2  + y2  – 2ay 

5.  The differential equation of all circles passing through the  =  0, where  a  is  an  arbitrary  constant is 

origin and having  their centres  on the  x­axis  is  (a)  (x 2  –  y 2)  y¢  =  2xy  (b)  2(x 2  +  y 2)  y¢  =  xy 
(c)  2(x 2  –  y 2)  y¢  =  xy  (d)  (x 2  +  y 2)  y¢  =  2xy.  (2004) 
(a)  y2 = x2 + 2 xy ddxy 
(b)  y2 = x2 - 2 xy ddxy  11.  If  x =  e y + e y  + ... to  ¥ dy is 
(c)  x2 = y2 + xy ddyx  dx 
(d)  x2 = y2 + 3xy ddyx .  , x  >  0  then 

(a)  1 - x (b)  1 
x x 

(2007)  (c)  x  (d)  1 + x .  (2004) 
1 + x x

6.  The  differential  equation  whose  solution  is  Ax 2  +  By2   =  1,  12.  The  solution  of  the  differential  equation 

where A and  B  are  arbitrary  constants  is  of  (1 + y2) + (x - e tan -1  y ) dy = 0  is 
(a)  second  order  and  second  degree  dx
(b)  first  order  and  second  degree 
(c)  first  order  and  first  degree  (a)  2 xetan-1 y = e2 tan -1  y  + k
(d)  second  order  and  first  degree. 
(b)  xetan-1  y  = tan -1 y + k

(2006)  (c)  xe2 tan-1 y = etan -1  y  + k

(d)  (x - 2) = ke- tan -1  y .  (2003) 

64  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

13.  The degree and order of the differential equation of the family  (a)  1,  2  (b)  3,  1  (c)  3,  3  (d)  1,  2. 
3  (2002) 
of  all  parabolas  whose  axis  is  x­axis,  are  respectively 

(a)  1,  2  (b)  3,  2  d 2 y 
dx 2 
(c)  2,  3  (d)  2,  1.  (2003)  15.  The  solution  of  the  equation  =  e -2 x 

14.  The  order  and  degree  of  the  differential  equation (a)  1 e-2   x  (b)  1 e-2 x  + cx + d
4  4 
( ) 1 dy 2  4 d 3 y 
+ 3 dx  3  =  d x 3  are 

(c)  1 e-2 x  + cx2  + d (d)  1 e-2 x  + c + d .  (2002) 
4  4 

Answer  Key 

1.  (a)  2.  (c)  3.  (a)  4.  (d)  5.  (a)  6.  (d) 
7.  (d)  8.  (d)  9.  (b)  10.  (a)  11.  (a)  12.  (a) 
13.  (a)  14.  (c)  15.  (b)

Differential  Equations  65 

1.  (a) : 1st solution:  Þ v = ln x + ln k

cos x dy  = y(sin x – y)dx As v =  y/x we have y =  x  ln x + (ln k)x 
At x  = 1, y  = 1 giving 
Þ  cos x dy  = y  sin x dx  – y 2 dx 1 = 0 + (ln k) \  ln  k  = 1, Then y =  x ln  x  +  x 
2nd Method  (Inspection) : 
Þ  cos x dy  – y  sin x dx  =  –y 2 dx Rewriting the  equation 

Þ d(ycos x)  =  –y 2 dx Þ  d(y cos x) = - codsx2 x
(y cos x)2

On integration, we  have dy x + y 
Þ  – sec x  =  –y tan x  + yk =  as 
dx x

Þ  sec x  = y(tanx  + C) where C  is a  constant  xdy  –  ydx  =  xdx 

2nd  solution:  xdy - ydx dx 
We  have  = 
dy y(sin x - y)  dy = y tan x - y2 sec x x2  x 
dx = cos x Þ dx
d èæ y ö dx 
dy - y tan x = -y2 sec x x ø  = x 
dx
Þ  y 
On integration  x = ln x + k 
1 dy - 1 tan x = - sec x
Þ  y2  dx y Þ  y =  x ln x + kx 

Setting, - 1  = v, we have As before, evaluating constant,  y  =  x ln  x  +  x 
y 4.  (d) :  The  equation  to circle is 

dv + (tan x)v = - sec x , which is linear in v.  (x  – a) 2  + (y – 2) 2  = 25  ...(1) 
dx Differentiation  w.r.t.  x 
I.F. = eò tan x dx = elnsec x = sec x ( x - a) + ( y - 2) dy  = 0 

dx

The  solution is  Þ x - a = -( y - 2) dy  ...(2) 
dx
v ´ sec x = ò - sec2 x dx + k
From  (1)  and  (2)  on  eliminate  ‘a’ 
Þ v sec x = - tan x + k
2)2 æ dy ö 2  2)2 
Þ - sec x = - tan x - C Þ sec x = y(tan x + C) è dx ø
y ( y - + ( y - = 25 

2.  (c) :  y = c1e  c2 x  Þ  (y  – 2) 2 (y¢)2   = 25 – (y – 2) 2 

Differentiating w.r.t.  x,  we  get  5.  (a) : General equation of all such circles is 
(x – h)2   +  (y –  0)2   = h2   .... (i)   where h is parameter

y¢ = c1c2ec2 x  = c2 y ...(i)  Þ (x – h)2   +  y 2  =  h 2 

Again differentiating  w.r.t.  x  ...(ii)  Differentiating, we get  2( x - h) + 2 y ddyx  = 0 
y¢¢ =  c2  y¢  h = x + y ddxy  to  eliminate  h,  putting  value  of  h  in 
From (i) and (ii) upon  division 

y¢ = y  Þ y¢¢y = ( y ¢)2  equation  ....  (i)  ,
y¢¢ y ¢  \ we get  y2 = x2 + 2xy ddxy . 

Which  is  the  desired  differential  equation  of  the  family  of 

curves.  6.  (d)  :  Given  A  x 2  +  B  y 2  =  1 

3.  (a) : 1st Method  (Homogeneous equation):  As  solution  having  two  constants, \  order  of  differential 

dy + x ddvx  equation  is  2  so  our  choices  (b)  & (c) are  discarded  from  the 
dx
Let y =  vx, so that  = v list,  only  choices  (a)  and  (b)  are  possible 

dv x + vx  Again  A  x2   +  B  y 2  =  1  ....  (*)
We have  v + x dx = x = 1 + v 
Þ  - BA =  y dy  ....  (i) 
x dx

dv  dx  Differentiating  (*)  w.r.t.  x 
Þ x dx = 1  Þ dv =  x
Again  on  differentiating

66  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

- BA = æ d 2 y ö æ dy ö2  ......(ii)  11.  (a)  :  x  =  e y+e y+e y ....  Þ  x  =  e y + x 
y ç dx2  ÷+ çè dx ÷ø
ø  Differentiate  w.r.t.  x  after  taking  logarithm  both  sides
è

By  (i)  and  (ii)  we  get  1  1 + dy dy 1 - x 
x  =  dx dx =  x
d 2 y ö2  \  Þ
dx2  ÷
xy + x æ dy ø = y çèæ dy ö 12.  (a)  :  From  the  given  equation 
çè dx dx ÷ø

Þ  order  2  degree  1.  (1  +  y 2)   dx +  1x  =  etan -1 y 
dy 
dy 
7.  (d)  :  x dx = y(log y - log x + 1)  dx  1  e tan -1 y 

ò Þ
+ 1 +  y2  x  =  1 + y2  Þ x ∙ I.F.  =  y × I.F. dy
dy 
dy y æ æ y ö ö y 
\ dx = x çè log çè x ø÷ + 1 ÷ø  Now  put  x = v  1 
1+  y 2 
òe dy  etan -1  y 

\  v  logv  dx  =  x  dv  where  I.F = =

Þ dv = dx  Þ log æ y ö = cx .  Þ  x etan -1   y  =  e 2 tan -1 y  + c
v log v x çè x ÷ø  2 

8.  (d)  : y2  = 2 c( x +  c )  ...(i) Þ  x etan-1 y = e2 tan -1 y  + k y 

\  2yy 1  =  2c \  yy1   =  c  13.  (a): As  axis of  parabola  is  x­axis  which 
Now  putting  c  =  yy1   in  (i)  we  get
means focus lies on x­axis. Equation of such  x 
( )y2 = 2 × yy1 x + yy1 Þ ( y2 - 2 xyy1 )2  = 4 ( yy1 ) 3  parabola’s  is  given  by  (a , 0) 

y 2  =  4a(x  –  k)  ...  (i)

Þ  (y 2  –  2xyy 1)   2  =  4y 3y  1 3  Þ  order  1,  degree  3.  Þ  2yy1   =  4a  (by  differentiating  (i)  w.r.t.  x)

9.  (b)  :  y  dx  =  –(x 2y    +  x)  dy Þ  y dy  =  2a  ...  (ii)
dx 
Þ  ydx +  xdy  =  –x2   y  dy
d 2 y dy ö 2 
ydx + xdy  -dy d (xy)  dy  Þ  dx2  + æ dx ÷ø  =  0 
(xy) 2  =  y (xy) 2  = - y  èç
Þ  Þ

(by  differentiating  (ii)  w.r.  to  x)

Þ  d çæè - 1  ö = - dy  Þ  order  2  and  degree  1  (Concept:  Exponent  of  highest  order 
xy ÷ø y derivative is called degree and order of that derivative is called 

Þ  -  1  =  –log  y  +  C order  of  the  differential  equation.)
xy Þ 2 x etan - 1 y  =  e2 tan -1   y  +  k 

2  æ d 3 y ö
4 ççè dx3  ÷÷ø
1  14.  (c) :  æ 1 + 3 dy ö 3  = 
Þ  -  + log  y  =  C  çè dx ÷ø 

xy é d 3 y ù3 

10.  (a)  :  Given  family  of  curve  is  Þ  çæè1 + 3 dy ö 2  =  ê 4  dx3  ú
x 2  +  y2    –  2ay  =  0  dx ø÷  ë û
...(1)

x2 + y 2  \  highest  order  is  3  whose  exponent  is  also  3. 
Þ  2a  =  y
d 2 y 
Also  from  (1),  2x  +  2yy¢  –  2a  y¢ =  0 15. (b) :  Given  dx 2  =  e– 2x

æ x2 + y 2  ö dy e-2 x 
Þ  2x +  2yy¢  –  ççè y ÷÷ø  y¢ =  0 \  =  +  c
Þ  2xy  +  y¢(2y 2  –  x2    –  y 2 )  =  0 Þ  y¢(x2    –  y2  )    =  2xy 
dx  -2   

\  y =  e- 2 x  +  cx  +  d



Two Dimensional Geometry  67 

CHAPTER  TWO DIMENSIONAL 
GEOMETRY
12 

1.  The  circle  passi  ough (1, –2)  and touching  the  axis  of x  at  7.  Statement 1 : An equation of a common tangent to the parabola 

(3, 0) also passes  through the  point  y2  = 16 3 x and the ellipse  2x2 + y2  = 4 is y = 2x + 2 3
Statement 2 : If the line  y = mx + 4 3 , (m ¹ 0) is a common 
(a)  (2, –5)  (b)  (5,  –2) 
m
(c)  (–2, 5)  (d)  (–5, 2)  (2013) 

2.  Given : A circle, 2x 2  +  2y 2  = 5  and a  parabola y2  =  4 5x .  tangent  to the  parabola  y2  = 16 3 x the  ellipse  2x 2  + y 2  =  4, 

Statement­1  :  An  equation  of  a  common  tangent  to  these  then m satisfies m4   + 2m 2  = 24. 
curves  is  y = x +  5. (a)  Statement  1  is  true,  Statement  2  is  true;  Statement  2  is 

Statement­2  :  If    the  line, y = mx + 5 (m ¹  0) is  their  not  a  correct  explanation  for  Statement  1. 
m (b)  Statement  1  is  true,  Statement  2  is  false. 
(c)  Statement  1  is  false,  Statement  2  is  true. 
common  tangent, then m satisfies m 4  –  3m 2  +  2  =  0. 

(a)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  true,  Statement­2  is  (d)  Statement  1  is  true,  Statement  2  is  true;  Statement  2  is 

not  a  correct  explanation  for  Statement­1.  a  correct  explanation  for  Statement  1.  (2012) 

(b)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  false.  8.  The  length  of  the  diameter  of  the  circle  which  touches  the 

(c)  Statement­1  is  false,  Statement­2  is  true.  x­axis at the point (1, 0) and passes through the point (2, 3) is 

(d)  Statement­1 is true, Statement­2 is true, Statement­2 is a  (a)  6/5  (b)  5/3 

correct  explanation  for  Statement­1.  (2013)  (c)  10/3  (d)  3/5  (2012) 

3.  A ray of light along x + 3y =  3 gets reflected upon reaching 9.  An  ellipse  is  drawn  by  taking  a  diameter  of  the  circle 

x-axis,  the  equation  of  the reflected  ray  is  (x – 1) 2 + y2   = 1 as its semi­minor axis and a diameter of the 

(a)  3y = x -  3 (b)  y = 3x -  3 circle x 2  + (y – 2) 2  = 4 as its  semi­major axis. If the centre 

(c)  3y = x - 1 (d)  y = x +  3 (2013)  of  the  ellipse  is at  the  origin  and  its  axes are  the coordinate 

4.  The  equation  of  the  circle  passing  through  the  focii  of  the  axes, then  the equation  of the ellipse is 

(a)  4x 2  + y 2  = 8  (b) x2   + 4y2   =  16 

ellipse x2 + y2  = 1 and having centre at  (0, 3) is  (c)  4x 2  + y 2  = 4  (d) x2   + 4y 2  =  8  (2012) 
16 9
10.  A line is drawn through the point (1, 2) to meet the coordinate 
(a) x2    + y 2  –  6y  +  7 =  0  (b) x2    + y 2  –  6y  –  5 =  0 
axes at P and Q such that it forms a triangle OPQ, where O 
(c) x2    + y2    –  6y  +  5 =  0  (d) x 2  + y2    –  6y  –  7 =  0  is the origin. If the area of the triangle OPQ is least, then the 
(2013)  slope of the  line PQ  is 

5.  The x­coordinate  of  the  incentre  of  the  triangle  that  has  the  (a)  – 2  (b)  – 1/2 

coordinates of mid points of its sides as (0, 1), (1, 1) and (1, 0)  (c)  – 1/4  (d)  – 4  (2012) 

is  (b)  1 +  2 11.  The two circles x 2 + y2   = ax and x2   + y 2 = c2  (  c > 0) touch each 
(a)  2 -  2 other  if 

(c)  1 -  2 (d)  2 +  2 (2013)  (a)  a =  2c  (b)  |a| = 2c 

6.  If the line 2x + y = k passes through the point which divides  (c)  2  |a| =  c  (d)  |a| =  c  (2011) 

the  line  segment  joining  the  points  (1,  1)  and  (2,  4)  in  the  12.  The lines L 1  : y – x = 0 and L2   : 2x + y = 0 intersect the line

ratio  3 :  2,  then k  equals  L3   : y  +  2  =  0  at P  and Q  respectively. The  bisector  of  the 

(a)  6  (b)  11/5  (c)  29/5  (d)  5  acute  angle  between L 1  and L 2  intersects L3   at R. 

(2012)  Statement­1 : The ratio PR  : RQ  equals 

68  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

Statement­2 :  In  any  triangle,  bisector  of an  angle divides  21.  Three distinct points A, B and C are given in the 2­dimensional 
coordinate  plane  such  that  the  ratio  of  the  distance  of  any 
the triangle  into two similar triangles.  one  of them  from  the  point (1,  0)  to  the  distance  from  the 
(a)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  false.  point ( –1, 0) is equal to 1/3. Then the  circumcentre of  the 
(b)  Statement­1  is  false,  Statement­2  is  true.  triangle ABC  is at the  point 
(c)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2 is a 
( ) (a) 45  , 0  ( ) (b) 52  , 0 
correct  explanation  for  Statement­1. 
(d)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  true;  Statement­2  is 

not  a  correct  explanation  for  Statement­1.  (2011) 

13.  The  shortest  distance  between  line y  – x  =  1  and  curve ( ) 5 

x  = y 2  is  (c) 3 , 0  (d)  (0, 0)  (2009) 

8  (b)  4  (c)  3  (d)  32 22.  The ellipse  x 2  +  4y 2  = 4  is  inscribed  in a  rectangle aligned 
(a)  3  4  8 
with the coordinate axes, which in turn is inscribed in another 
3 2 

(2011) 

14.  Equation of the ellipse whose axes are the axes of coordinates  ellipse that passes through the point (4, 0). Then the equation 
and  which  passes  through  the  point  (–3,  1)  and  has 
of the  ellipse is 

(a)  x2   + 12y 2  = 16  (b)  4x 2  + 48y 2  = 48 

eccentricity  2  is  (c)  4x 2  + 64y 2  = 48  (d)  x2   + 16y 2  = 16  (2009) 

23.  If  P  and  Q  are  the  points  of  intersection  of  the  circles 
(a)  3x 2  + 5y 2  –  15 =  0  (b)  5x 2  + 3y 2  –  32 =  0 
(d)  5x 2  + 3y 2  – 48 = 0  (2011)  x2   + y 2 + 3x + 7y + 2p – 5 = 0 and x 2 + y 2  + 2x + 2y – p 2  = 0, 
(c)  3x 2  + 5y 2  –  32 =  0 

4  then there is a circle passing through P,  Q and  (1, 1) for 
x2 
15.  The  equation  of  the  tangent  to the  curve  y = x +  , that  is  (a)  all  except  one value  of  p 

parallel  to the x­axis,  is  (b)  all except two values  of  p 

(a) y = 0  (b) y = 1  (c)  exactly  one  value  of  p 

(c) y = 2  (d) y = 3  (2010)  (d)  all values of p  (2009) 

16.  If  two  tangents  drawn  from  a  point P  to  the  parabola 24.  A focus of an ellipse is at the origin. The directrix is the line 
y2   =  4x  are  at right angles,  then  the locus  of P  is 

(a) x = 1  (b)  2x + 1 = 0  x = 4 and the eccentricity is  .  Then the length of the semi­ 



(c) x = –1  (d)  2x – 1 = 0  (2010)  major  axis  is 

17.  The  line L  given  by  x + y = 1  passes  through  the  point  5  8  2  4 
5b (a)  3  (b)  3  (c)  3  (d)  3 

(2008) 

(13,  32).  The  line K  is  parallel  to L  and  has  the  equation  25.  The point diametrically opposite to the point P(1, 0) on the 
circle x 2  +  y 2  +  2x + 4y – 3 =  0 is 
x + y = 1 . Then  the distance  between L  and K  is 
c 3
(a)  (3, 4)  (b)  (3, – 4) 
23  17  23 
(a)  15  (b)  17  (c)  15  (d)  17  (c)  (– 3, 4)  (d)  (– 3, – 4)  (2008) 

(2010)  26.  A  parabola  has  the  origin  as  its  focus  and  the  line 
x  =  2  as  the  directrix.  Then  the  vertex  of  the  parabola  is  at 
18.  The circle x2   + y2   = 4x + 8y + 5 intersects the line 3x – 4y = m  (a)  (2, 0)  (b)  (0, 2)  (c)  (1, 0)  (d)  (0, 1) 
(2008) 
at  two  distinct  points  if 

(a)  –85 < m  < –35  (b)  –35 < m <  15 

(c)  15 < m < 65  (d)  35 < m <  85  (2010)  27.  The  perpendicular  bisector  of  the  line  segment  joining 

19.  The shortest distance between the line y – x = 1 and the curve  P(1, 4) and Q(k, 3) has y­intercept – 4. Then a possible value 
x =  y 2  is 
of  k  is 

(a)  2 3  (b)  3 2 (c)  3  (d)  3 2 (a)  – 4  (b)  1  (c)  2  (d)  –  2 
8  5  4  8 
(2009)  (2008) 

28.  The normal to a curve at P(x, y) meets the x­axis at G. If the 

20.  The differential equation which represents the family of curves  distance of G from the origin is twice the abscissa of P, then 

y = c1e  c2 x ,  where c1  and  c2  are arbitrary  constants, is  the  curve  is a 

(a)  y¢¢ = y¢y  (b)  yy¢¢ =  y¢  (a)  circle  (b)  hyperbola 

(c)  yy¢¢ = (y¢) 2  (d)  y¢ =  y 2  (2009)  (c)  ellipse  (d)  parabola.  (2007)

Two Dimensional Geometry  69 

29.  Consider a family of circles which are passing through the  37.  If the lines 3x – 4y – 7 = 0 and 2x – 3y – 5 = 0 are two diameters 

point (–1, 1) and are tangent to x­axis. If  (h, k) are the coordinate  of  a circle  of area  49p  square  units,  then  the  equation  of  the 

of  the  centre  of  the  circles,  then  the  set  of  values  of  k  is  circle  is 

given by  the  interval  (a)  x2   +  y 2  +  2x  –  2y  –  47  =  0 

(a)  - 1 £ k £  1  (b)  k £ 12   (b)  x2   +  y 2  +  2x  –  2y  –  62  =  0 
2 2 
(c)  x 2  +  y 2  –  2x  +  2y  –  62  =  0 

(c)  0 £ k £  1  (d)  k ³  21  .  (2007)  (d)  x 2  +  y 2  –  2x  +  2y  –  47  =  0.  (2006) 

38.  In an ellipse, the distance between its focii is 6 and minor axis 

30.  If one of the lines of my 2 + (1 – m 2 )xy – mx 2 = 0 is a bisector  is  8. Then  its  eccentricity  is, 

of the angle  between  the lines  xy  = 0,  then  m  is  (a)  3/5  (b)  1/2 

(a)  1  (b)  2  (c)  –1/2  (d)  –2.  (c)  4/5  (d)  1/ 5 .  (2006) 

(2007)  39.  The  locus  of  the  vertices  of  the  family  of  parabolas 

31.  Let P = (–1, 0), Q = (0, 0) and  R = (3, 3 3) be three points.  y = a3x2 + a2 x - 2 a is  (b)  xy = 3 
The  equation  of  the  bisector  of  the  angle  PQR  is  3 2  4 

(a)  3 x + y = 0  (b)  x + 3 y = 0  (a)  xy = 105 
2  64 

(c)  3x + y = 0  (d)  x+ 3 y = 0.  (2007)  (c)  xy = 35 (d)  xy =  64 .  (2006) 
2  16  105 

32.  Let  A(h,  k),  B(1,  1)  and  C(2,  1)  be  the  vertices  of a  right  40.  A straight line through the point A(3, 4) is such that its intercept 

angled triangle with AC as its hypotenuse. If the area of the  between  the  axes  is  bisected  at  A.  Its  equation  is 

triangle is 1 square unit, then the set of values which ‘k’ can  (a)  x  +  y  =  7  (b)  3x  –  4y  + 7  =  0 

take is  given by  (c)  4x  +  3y  =  24  (d)  3x  +  4y  =  25.  (2006) 

(a)  {–1, 3}  (b)  {–3, –2}  41.  If  the  pair  of  lines  ax2   +  2(a  +  b)xy  +  by2   =  0  lie  along 
diameters  of  a  circle  and  divide  the  circle  into  four  sectors 
(c)  {1, 3}  (d)  {0,  2}.  (2007)  such  that  the  area  of one  of  the  sectors is  thrice  the  area  of 
another  sector  then 
33.  The  equation  of  a  tangent  to  the  parabola  y 2  =  8x  is  (a)  3a 2  –  2ab  +  3b 2  =  0  (b)  3a2   –  10ab  +  3b 2  =  0 
(c)  3a 2  +  2ab  +  3b 2  =  0  (d)  3a2   +  10ab  +  3b 2  =  0.
y = x + 2. The point on this line from which the other tangent  (2005) 

to the  parabola is  perpendicular  to  the given  tangent is 

(a)  (2, 4)  (b)  (–2,  0) 

(c)  (–1, 1)  (d)  (0,  2).  (2007)  42.  The locus of a point P (a, b) moving under the condition that the 

34.  For the hyperbola  x2  - y 2  = 1, which of the following  line y  = ax  + b  is  a  tangent  to  the  hyperbola  x2    - y 2  = 1  is 
cos2 sin 2 a  a2 b2 
a (a)  a  circle  (b)  an  ellipse 
remains constant  when a  varies  ? 

(a)  abscissae  of  vertices  (b)  abscissae  of  foci  (c)  a  hyperbola  (d)  a  parabola.  (2005) 

(c)  eccentricity  (d)  directrix.  (2007)  43.  An ellipse has OB as semi minor axis, F and F ¢ its focii and 

the angle FBF ¢  is a  right angle.  Then  the  eccentricity of  the 

35.  If (a, a 2)   falls inside the angle made by the lines  y = x , x > 0  ellipse  is 

(a)  1  1  1  (d)  14  . (2005) 
and  y  =  3x,  x  >  0,  then  a  belongs to  2  (b)  2  (c)  3 

æ 1 ö 44.  If a circle passes through the point (a, b) and cuts  the  circle 
çè 2 ÷ø 
(a)  0,  (b)  (3, ¥)  x2   +  y2   =  p 2  orthogonally,  then  the  equation  of  the  locus  of 

æ 1 , 3 ÷øö  æ 1 ö its  centre  is 
çè 2 çè 2 ÷ø . 
(c)  (d)  -3,  - (2006)  (a)  2ax  +  2by  –  (a2   –  b2   +  p 2)    =  0 

36.  Let C be the circle with centre (0, 0) and radius 3 units. The  (b)  x2   +  y 2  –  3ax  –  4by  +  (a 2  +  b2   –  p 2)    =  0 

equation of the locus of the mid points of  chord of the circle  (c)  2ax  +  2by  –  (a2   +  b 2  +  p 2)    =  0 

C  that  subtend  an  angle  of  2p/3  at  its  centre  is  (d)  x2   +  y 2  –  2ax  –  3by  +  (a 2  –  b 2  –  p 2)    =  0.  (2005) 

(a)  x2 + y2  = 3  45.  A circle touches the x­axis and also touches the circle with centre 

(b)  x2   +  y 2  =  1  at  (0, 3)  and  radius 2.  The locus  of  the centre  of  the  circle  is 

27  9  (a)  a  circle  (b)  an  ellipse 
=  =  . 
(c)  x2 + y2  4  (d)  x2 + y2  4  (2006)  (c)  a  parabola  (d)  a  hyperbola.  (2005)

70  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

46.  If  the  circles  x 2  +  y 2  +  2ax  +  cy  +  a  =  0  and  54.  If  the  lines  2x  +  3y  +  1  =  0  and  3x  –  y  –  4  =  0  lie  along 
diameters of a circle of circumference 10p, then  the equation 
x2   +  y 2  –  3ax  + dy  – 1  = 0  intersect in two distinct points  P  of  the  circle  is 

and Q then the line 5x + by – a = 0 passes through P and Q for 

(a)  no  value  of  a  (a)  x2   +  y2   +  2x  +  2y  –  23  =  0 

(b)  exactly  one  value  of  a  (b)  x 2  +  y 2  –  2x  –  2y  –  23  =  0 

(c)  exactly  two  values  of  a  (c)  x 2  +  y 2  –  2x  +  2y  –  23  =  0 

(d)  infinitely  many  values  of  a.  (2005) 

(d)  x 2  +  y 2  +  2x  –  2y  –  23  =  0.  (2004) 

47.  If  a  vertex  of a  triangle  is  (1,  1)  and  the  mid  points  of  two  55.  A  variable  circle  passes  through  the  fixed  point 

sides through this vertex are (–1, 2) and (3, 2), then the centroid  A(p, q) and touches x­axis. The locus of the other end of  the 

of  the  triangle  is  diameter through  A  is 

( ) (a)-3 1,  7  ( ) (b) 7  (a)  (y  –  p)2   =  4qx  (b)  (x  –  q)2   =  4py 
3 -1  ,  3

( ) (c) ( ) (d) (c)  (x  –  p)2   =  4qy  (d)  (y  –  q)2   =  4px.  (2004) 

1 ,  7  1, 7  .  (2005)  56.  If a circle passes through the point (a, b) and cuts  the  circle 
3 3  3  x2   +  y2   =  4  orthogonally,  then  the  locus  of  its  centre  is 

48.  If non­zero numbers a, b, c are in H.P., then the straight line  (a)  2ax  –  2by  +  (a2   +  b2   +  4)  =  0 

x + y  + 1  =  0  always passes through a fixed point. That point  (b)  2ax  +  2by  –  (a2   +  b 2  +  4)  =  0 
a b c

is  (c)  2ax  +  2by  +  (a 2  +  b2   +  4)  =  0 

(a)  (–1,  –2)  (b)  (–1,  2)  (d)  2ax  –  2by  –  (a 2  +  b 2  +  4)  =  0.  (2004) 

( ) (c)
1,  - 1  (d)  (1,  –2).  (2005)  57.  If one of the lines given by 6x 2 – xy + 4cy2  = 0 is 3x + 4y = 0, 
2

49.  The line parallel to the x­axis and passing through the intersection  then  c  equals 
of  the  lines  ax  +  2by  +  3b  =  0  and  bx  –  2ay  –  3a  =  0,  where 
(a,  b) ¹ (0,  0)  is  (a)  3  (b)  –  1  (c)  1  (d)  –  3. 
(a)  below  the  x­axis  at  a  distance  of  2/3  from  it 
(b)  below  the  x­axis  at  a  distance  of  3/2  from  it  (2004) 
(c)  above  the  x­axis  at  a  distance  of  2/3  from  it 
(d)  above  the x­axis  at  a  distance  of  3/2  from  it.  (2005)  58.  If the sum of the slopes of the lines given by x2  – 2cxy – 7y2  = 0 

is  four  times  their  product,  then  c  has  the  value 

(a)  2  (b)  –1  (c)  1  (d)  –2. 

(2004) 

50.  Let P be the point (1, 0) and Q a point on  the locus y2   =  8x.  59.  The  equation  of  the  straight  line  passing  through  the  point 
(4, 3)  and  making  intercepts  on  the  co­ordinate  axes  whose 
The  locus  of  mid  point  of  PQ  is  sum is –1  is 

(a)  x2   –  4y  +  2  =  0  (b)  x 2  +  4y  +  2  =  0 

(c)  y 2  +  4x  +  2  =  0  (d)  y 2  –  4x  +  2  =  0.  (2005)  (a)  x + y  = 1  and  x + y  = 1 
2 3  2 1 
51.  The eccentricity of  an ellipse, with its  centre at the origin, is 

1/2.  If one  of  the  directrices is  x  = 4,  then  the equation  of  the  (b)  x - y  = - 1  and  x + y  = 1 
2 3  - 2 1 
ellipse  is 

(a)  4x 2  +  3y2   =  12  (b)  3x 2  +  4y2   =  12  (c)  x + y  = - 1  and  x + y  = - 1 
2 3  - 2 1 
(c)  3x2   +  4y 2  =  1  (d)  4x 2  +  3y2   =  1.  (2004) 
x y  x y 
52.  If a ¹  0  and  the  line 2bx +  3cy +  4d =  0 passes  through  the  (d)  2 - 3  = 1  and  - 2 + 1  = 1.  (2004) 
points of intersection of the parabolas y2   = 4ax and x 2  =  4ay, 
then  60.  Let A(2, –3) and B(–2, 1) be vertices of a triangle ABC. If the 
(a)  d 2  +  (2b  –  3c)2   =  0  (b)  d 2  +  (3b  +  2c) 2  =  0 
(c)  d 2  +  (2b  +  3c)2   =  0  (d)  d 2  +  (3b  –  2c)2   =  0.  centroid  of this  triangle moves  on  the line  2x  +  3y  =  1,  then 
(2004) 
the  locus  of  the  vertex  C  is  the  line 

(a)  3x +  2y  =  5  (b)  2x –  3y  =  7 

53.  The intercept on the line y =  x by  the circle x2   +  y 2  –  2x = 0  (c)  2x +  3y  =  9  (d)  3x –  2y  =  3.  (2004) 
is  AB.  Equation  of  the  circle  on  AB  as  a  diameter  is 
(a)  x2   +  y2   +  x  +  y  =  0  (b)  x2   +  y2   –  x  +  y  =  0  61.  The normal to the curve x = a(1 + cosq), y = a sinq at q always 
(c)  x 2  +  y2   –  x  –  y  =  0  (d)  x2   +  y 2  +  x  –  y  =  0. 
(2004)  passes  through  the  fixed  point 

(a)  (0,  0)  (b)  (0,  a) 

(c)  (a,  0)  (d)  (a,  a).  (2004)

Two Dimensional Geometry  71 

62.  A point on the parabola y 2 = 18x at which the ordinate increases  69.  The  normal  at  the  point  (bt 12   ,  2bt 1 )  on  a  parabola  meets  the 
parabola  again  in  the  point  (bt 22  ,   2bt2  ),  then 
at  twice  the  rate  of  the  abscissa  is 

( ) (a)- 9,  9  (b)  (2,  –4)  (a)  t2 = -t1  + t21   (b)  t2 = t1  - t21  
8 2

(c)  (2,  4)  ( ) (d) 9 ,  9  (2004)  (c)  t2 = t1  + t21   (d)  t2 = -t1  - t21  . 
8 2 
(2003) 

63.  If the equation of the locus of point equidistant from the points 

(a1  ,  b 1)    and  (a 2,   b2 )    is  70.  The  foci  of  the  ellipse  1x6 2  + y 2  = 1  and  the  hyperbola 
(a1   –  a2  )x  +  (b 1  –  b2  )y  +  c  =  0,  then  c  =  b2 
(a)  a12 - a22 + b12 - b22   x2  y 2 
144 - 81 = 215   coincide.  Then  the  value  of  b 2  is 

(b)  12  (a12 + a22 + b12 + b22  )  (a)  5  (b)  7  (c)  9  (d)  1. 

(2003) 

(c)  (a12 + b12 - a22 - b22  )  71.  A triangle with vertices (4, 0), (–1, –1), (3, 5) is 
(d)  12  (a22 + b22 - a12 - b12  ).  (a)  isosceles  and  right  angled 
(b)  isosceles  but  not  right  angled 
(2003)  (c)  right  angled  but  not  isosceles 
(d)  neither  right  angled  nor  isosceles 
64.  Locus  of  centroid  of  the  triangle  whose  vertices  are  (2002) 

(a cost, a sint), (b sint, –b cost) and (1, 0), where t is a parameter,  72.  The  equation of a  circle  with origin as a centre  and  passing 

is  through equilateral triangle  whose median is  of length  3a  is 

(a)  (3x  –  1) 2  +  (3y)2   =  a 2  +  b 2  (a)  x2   +  y2   =  9a 2  (b)  x2   +  y2   =  16a 2 

(b)  (3x  +  1) 2  +  (3y) 2  =  a 2  +  b 2  (c)  x2   +  y2   =  4a2   (d)  x 2  +  y2   =  a2 .   (2002) 

(c)  (3x  +  1) 2  +  (3y) 2  =  a 2  –  b 2  73.  The centre of the circle passing through (0, 0) and (1, 0) and 

(d)  (3x  –  1) 2  +  (3y) 2  =  a 2  –  b 2.   (2003)  touching  the  circle  x2   +  y2   =  9  is 

65.  If  the  pairs  of  straight  lines  x 2  –  2pxy  –  y 2  =  0  and  ( ) (a) 1 ,  1  ( ) (b) 12 , -  2 
2 2 

( ) (c) ( ) (d)
x 2  –  2qxy –  y 2  =  0 be  such that  each  pair  bisects the  angle  3 ,  1  1 ,  3  (2002) 
2 2  2 2 
between  the  other  pair,  then 

(a)  p  =  –q  (b)  pq  =  1  74.  Locus  of  mid  point  of  the  portion  between  the  axes  of 

(c)  pq  =  –1  (d)  p  =  q.  (2003)  x  cosa +  y  sina  =  p  where  p  is  constant  is 

66.  A square of side a lies  above the x ­axis  and  has one  vertex  (a)  x2 + y 2  =  4  (b)  x2   +  y 2  =  4p 2 
p 2 
at  the  origin. The  side  passing  through  the  origin makes  an 
1 1 2  1 1 4 
angle a (0  < a  < p/4)  with the  positive  direction of x  ­axis.  (c)  x2 + y2 =  p 2  (d)  x2 + y2 =  p 2  .  (2002) 

The equation  of  its  diagonal  not  passing  through  the origin  is 

(a)  y (cosa  +  sina)  +  x  (sina  –  cosa)  =  a  75.  The  point  of  lines  represented  by 

(b)  y (cosa  +  sina)  +  x  (sina  +  cosa)  =  a  3ax2   +  5xy  +  (a2   –  2)y2   =  0 

(c)  y (cosa  +  sina)  +  x  (cosa  –  sina)  =  a  and ^  to  each  other  for 

(d)  y (cosa  –  sina)  –  x  (sina  –  cosa)  =  a.  (2003)  (a)  two  values  of  a  (b) "  a 

(c)  for  one  value  of  a  (d)  for  no  values  of  a. 

67.  The lines 2x – 3y = 5 and 3x – 4y = 7 are diameters of a circle  (2002) 

having area as 154 sq. units. Then the equation of the circle is  76.  The centres of a set of circles, each of radius 3, lie on the circle 

(a)  x 2  +  y 2  +  2x  –  2y  =  47  x2   +  y2   =  25.  The  locus  of  any  point  in  the  set  is 

(b)  x 2  +  y 2  –  2x  +  2y  =  47  (a)  4 £ x 2 + y 2  £ 64  (b)  x 2 + y 2  £ 25 

(c)  x 2  +  y 2  –  2x  +  2y  =  62  (c)  x 2 + y 2  ³ 25  (d)  3 £ x2 + y 2  £ 9  (2002) 

(d)  x 2  +  y 2  +  2x  –  2y  =  62.  (2003)  77.  If  the  pair  of  lines 

68.  If  the  two  circles  (x  –  1) 2  +  (y  –  3) 2  =  r 2  and  ax2   +  2hxy  +  by 2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0 
x2    +  y2    –  8x +  2y + 8 =  0 intersect  in two distinct  points, then 
intersect  on  the  y­axis  then 

(a)  r <  2  (b)  r  =  2  (a)  2fgh  =  bg2   +  ch 2  (b)  bg2  ¹ ch2  
(c)  r >  2  (d)  2  <  r  <  8. 
(2003)  (c)  abc  =  2fgh  (d)  none  of  these  (2002)

72  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

78.  If  the  chord y =  mx +  1 of the  circle x2  + y 2 = 1  subtends  an  79.  Two common tangents to the circle  x2  + y 2 = 2a 2 and parabola 
y 2  =  8ax  are 
angle of measure 45° at  the major segment of the circle then 

value  of  m  is  (a)  x  =  ±(y  +  2a)  (b)  y  =  ±(x  +  2a) 

(a)  2 ±  2 (b)  -2 ±  2 (c)  x  =  ±(y  +  a)  (d)  y  =  ±(x  +  a).  (2002) 

(c)  -1 ±  2 (d)  none  of  these  (2002) 

Answer  Key 

1.  (b)  2.  (a)  3.  (a)  4.  (d)  5.  (a)  6.  (a) 
7.  (d)  8.  (c)  9.  (b)  10.  (a)  11.  (d)  12.  (a) 
13.  (c)  14.  (c)  15.  (d)  16.  (c)  17.  (d)  18.  (b) 
19.  (d)  20.  (c)  21.  (a)  22.  (a)  23.  (a)  24.  (b) 
25.  (d)  26.  (c)  27.  (a)  28.  (b, c)  29.  (d)  30.  (a) 
31.  (c)  32.  (a)  33.  (b)  34.  (b)  35.  (c)  36.  (d) 
37.  (d)  38.  (a)  39.  (a)  40.  (c)  41.  (c)  42.  (c) 
43.  (b)  44.  (c)  45.  (c)  46.  (a)  47.  (d)  48.  (d) 
49.  (b)  50.  (d)  51.  (b)  52.  (c)  53.  (c)  54.  (c) 
55.  (c)  56.  (b)  57.  (d)  58.  (a)  59.  (d)  60.  (c) 
61.  (c)  62.  (d)  63.  (d)  64.  (a)  65.  (c)  66.  (c) 
67.  (b)  68.  (d)  69.  (d)  70.  (b)  71.  (a)  72.  (c) 
73.  (b)  74.  (d)  75.  (a)  76.  (a)  77.  (a)  78.  (c) 
79.  (b)

Two Dimensional Geometry  73 

1.  (b) : The system of circles touches the line y = 0 at the point  6.  (a) : A (1, 1) ; B  (2, 4)
(3, 0)  is given by {(x – 3) 2  + y 2 )} + ly =  0 
As the circle passes through (1, –2), we can determine l which  P(x1 ,  y1  )  divides line segment AB  in the  ratio 3 :  2 

gives 4  + 4  – 2l  = 0 \ l  =  4  x1  =  3(2) + 2(1)  =  8  y1 =  3( 4) + 2(1)  = 14 
The  circle  is  (x  –  3) 2  + y 2  +  4y  =  0.    A  simple  calculation  5 5 5 5

shows that (5, –2) lies  on the circle.  2x + y = k  passes through P(x 1 , y 1 ) 

2.  (a) : Let a tangent to  the  parabola be  \ 2 ´ 8 + 14 = k Þ k = 6 
55
y = mx + 5  (m ¹  0)
m 7.  (d) :  Statement 1 : 

As it is a tangent to the circle x 2  + y 2  = 5/2, we have 

æ 5 ö = 5  1 + m2 Þ (1 + m2 )m2  = 2  y2  = 16 3x , y = m x +  4 3
çè m ÷ø  2 m

which gives m 4  + m 2  – 2 = 0 Þ  (m2    – 1)(m 2  + 2) = 0  x2  + y2  = 1 ,  x = m1y + 4 m12   + 2
2 4
As m Î R, m 2  = 1 \ m  = ±  1 

Also m = ± 1 does satisfy m 4  –  3m 2  +  2 =  0  Þ y= x - 4 + m21 2    m =  1
m1  m1 
Hence common  tangents are 

y = x + 5  and y = - x -  5

3.  (a) : As the slope of incident ray is -  1  so the slope of reflected  Now,  æ 43 ö 2  = æ 4 + 2  ö 2 
3 çè m ÷ø çèç - m1 2 ÷ø÷ 

ray has  to be  1  .  Þ 48 = 4+ 2  = 4 + 2m2  Þ 24  = 2 + m2 
3  m2 m12  m2 

The  point  of  incidence  is  ( 3 , 0) .  Hence  the  equation  of  Þ m 4  + 2m 2  –  24 =  0  ...(1)

reflected  ray  is y = 1  (x -  3) .  Þ  (m 2  + 6) (m 2  – 4) =  0 Þ m =  ± 2 
3

\ 3y - x = - 3. \ x - 3y - 3 = 0

4.  (d) : Foci are  given by  (± ae,  0)  Statement  2  :  If  y = mx +  4 3  is  a  common  tangent  t o 
As a2  e 2  = a2   – b2   =  7  we  have equation  of  circle as  m

(x  – 0) 2  +  (y  –  3) 2  = ( 7 - 0)2 + (0 - 3)2  y2  = 16 3 x and  ellipse  2x 2  + y 2  =  4,  then m  satisfies
\ x 2  + y 2  –  6y  – 7  =  0 
m 4  +  2m2    – 24 =  0 

From  (1),  statement  2  is a  correct  explanation  for  statement  1. 

5.  (a) : The triangle  whose  8.  (c) : Let the  equation of the circle  is (x – 1) 2  +  (y  – k) 2  = k 2 
It  passes   through  (2,  3)
sides midpoints 
\  1 + 9 + k 2  – 6k = k 2 
are  given  to be 
Þ k = 5 Þ diameter = 10 
(0, 1), (1, 0) and  (1, 1)  33

happen  to  be  a  right  9.  (b) :(x – 1) 2  + y2   = 1, r =  1 Þ a  =  2 
and x 2  + (y  – 2) 2  = 4, r = 2 Þ b  =  4
angled  triangle  with  Þ x2  + y2  = 1 Þ x2 + 4y2  = 16 
16 4
vertices  as  shown. 
1 st  solution  : x­coordinate  of  incentre 

= ax1 + bx2 + cx3  = 2 ´ 2 + 2 2 ´ 0 + 2 ´ 0 
a+b+c 2 + 2 + 2 2

= 4 = 2  = 2 - 2  10.  (a) : y = mx + c Þ  2  = m + c 
4 + 2 2 2 +  2 Co­ordinates  of P  & Q : P(0, c), Q(–c/m,  0) 

2n  d  solution  : r = (s - a)tan A 1 ´|c| ´ c c2  = A
2 2 m 2m
æ4 ö = A Þ
èç +2 2  - 2 ÷ø  p
= 2 2 ta n 4 = 2- 2 

74  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

Þ (2 - m) 2  = A Þ m2 - 4m + 4 = A Þ m - 2 + 2  = A 16.  (c) : From a property of the parabola, the perpendicular tangents 
2m 2m 2 m
intersect  at  the  directrix. 

Q  dA = 0 The equation of directrix is x = –1, hence this is the locus of point
dm
P. 
1 2 1 2  Þ m 2  = 17.  (d) : As the line  passes through (13, 32), we have 
2 m2 2 m2 
Þ - = 0 Þ = 4 Þ m = ± 2  13 + 32 = 1 Þ 32 = 1 - 13 = - 8  Þ b = - 20 

11.  (d)  : The centres and radii are  5b b 55

èçæ x a ø÷ö 2 + y2 a2  ,  x2 + y2 = c2  Thus the  line is  x - y = 1, i.e., 4x - y = 20 
2 4 5 20
- =
The  equation  of line parallel  to 4x  – y  = 20  has  slope  4. 

Centre æèç a , 0÷öø  and (0, 0) & radius = a and c Thus  - 3 = 4. \ c = - 3 .
2 2 c 4

æ a ø÷ö 2 + (0 - 0) = a ±c Þ a = a ±c Then the equation to  line k  is  4x – y  =  –3 
èç 2 2 22
The  distance between  lines k  and c  is 

Þ a = c- a . \ |a| = c.  20 + 3 = 23 
2 2 42 + 12  17 
18.  (b) :  The  circle is x2   + y 2  –  4x  –  8y  – 5  =  0
12.  (a)  : In triangle OPQ, O divides PQ in the ratio of OP : OQ 

which is  2 2 : 5  but it fails to divide triangle into two similar  Þ  (x  – 2) 2  +  (y  –  4) 2  =  5 2 

triangles.  Length of perpendicular from centre (2, 4) on the line 3x – 4y 
13.  (c) :  Let P  be (y 2,  y)  – m = 0  should be  less than radius.

Perpendicular distance from P to x – y  +  1 =  0  is  Þ  |6 - 16 - m| < 5 Þ (10 + m) < 25 
|y2 - y + 1|  5

2 Þ  –25 < 10 + m < 25 Þ  –35 < m <  15 
As |y 2  – y  + 1| = y 2  – y + 1  (Q y2    – y + 1 > 0 ) 

1  × (4 ac - b2 )  19.  (d)  : 
2 4 a
Minimum value = 

= 1 × 4 - 1 = 3 
2 4 × 1  4 2

14.  (c) : Let  the ellipse  be  x 2  + y 2  = 1
a2 b2 

(–3,  1)  lies  on  it Þ  9 + 1  = 1
a2 b2 
Let  P(t 2,   t)  be  a  point  on  y 2  =  x 
Also  b2 = a2 çèæ1 - 52 ø÷ö  Þ 5b2 = 3a  2  The  slope  of  normal at  P 

a2 32 b2  32  = - the slope 1  at  P = - 1 1  = - 2t  
7 5 of tangent / 2t 
Upon solving we  get  = ,  = 

The  equation to  ellipse  becomes  The shortest distance between the curves occur along the common 

3x 2  + 5y 2  =  32  normal. Thus  –2t  =  –1

Þ  t  =  1/2 

15.  (d)  :  y = x +  4 Thus  the  point  P  is  (1/4,  1/2) 
x2 
The  required  shortest  distance

On  differentiation,  dy = 1 -  8  ( ) =1 - 1  + 1  3 3 2 
dx x3  4 2  42 8 
= = 
As the  tangent is  parallel to x­axis, we  have  2

1- 8  = 0 Þ x3 = 8. \ x = 2 20.  (c)  :  y = c1e  c2 x 
x3 
Differentiating  w.r.t.  x,  we  get 
So,  y = 2 + 4  = 2 + 1 = 3  ...(i) 
22  y¢ = c1c2ec2 x  = c2 y

Thus (2, 3) is the point of contact and equation of the tangent  Again  differentiating  w.r.t.  x 

is y  = 3.  y¢¢  =  c2y¢  ....(ii)

Two Dimensional Geometry  75 

From  (i)  and  (ii)  upon  division  Þ a - ae = 4  (note that  ae > ae ) 
e
y¢ y 
y¢¢ = y¢  Þ y¢¢y = ( y¢ ) 2  Þ a æè 1  e øö  = 4  Þ a æ 2 - 1 ö = 4 
wh ich   is  the  desired  differen tial  equ ation   of  the  family  of  cu rves.  e- è 2 ø 

21.  (a)  : Let  P  be  a  general  point  (x,  y)  such  that  Þ a × 3 = 4 \ a = 8 
2  3 
PM  1 
PN =  3 where  M º  (1,  0)  and  N º  (–1,  0)  Remark : The question should have read “The corresponding 
directrix”  in  place  of  “the  directrix”. 
(x - 1) 2 + y 2  1 
we  have  (x + 1) 2 + y2  = 3  25.  (d)  :  The  centre  C  of  the  circle  is  seen  to  be 
Þ  9[(x  –  1) 2  +  y 2]    =  (x  +  1) 2  +  y 2 
which  reduces  to  (– 1, – 2). As  C  is  the mid point  P and  P¢,  the  coordinate  of 
8x 2  +  8y 2  –  20x  +  8  =  0 
P¢  is given by 

Þ x2 + y 2  - 10  + 1 =  0  P¢ º  (2 × – 1 – 1, 2 × – 2 – 0) P  C  P¢ 
4  x º  (–  3,  –  4)  (1, 0)  (–1, –2) 
Remark : If P be (a, b) and C(h, k) 

Þ x2 + y 2  - 5  +1 =  0  then 
2 x
P¢ º  (2h  – a, 2k – b) 

The  locus  is  a  circle  with  centre  (5/4,  0)  26.  (c) :  The vertex is  F  V  (2, 0) 
As  points  A,  B,  C  lie  on  this  circle,  the  circumcentre  of  triangle  the  mid  point of  FN,  (0, 0)  N 
ABC  is  (5/4,  0).  that  is,  vertex  =  (1,  0) 

22.  (a)  : The  given  ellipse  is  x2 + y 2  = 1  27.  (a) :  The  slope  of  x = 2 
4 1 
l = - the slope of the 1o riginal line PQ
i.e.,  the  point  A,  the  corner  of  the 

rectangle  in  1st  quadrant,  is 

(2,  1).  Again  the  ellipse  circumscribing  the  rectangle  passess  1  l  Bisector 
- 4 
through  the  point  (4,  0),  so  its  equation  is  = - 3 = ( k - 1) 

x2 y 2  k - 1  P(1, 4)  Q(k , 3) 
16  b2 
+ = 1 

The  midpoint =  æ k + 1 , 72 øö 
è 2
A(2,  1)  lies  on  the  above  ellipse 

Þ 146 + 1  = 1  Þ 1 = 1 - 1 = 3  The equation to the bisector  l  is 
b2  b2  4 4 

Þ  b2   = 4/3  æ y - 7ö = (k - 1) æè x - k + 1ö 
è 2ø 2  ø 
Thus the  equation to the desired ellipse is 

x 2  + 3  y 2  = 1  Þ  x2  + 12y2   =  16  As x  = 0, y  = – 4 satisfies it, we have 
16 4 

23.  (a)  : The  radical  axis,  which  in  the  case  of  intersection  of  the  æ -4 - 7ö = (k - 1) èæ 0 - k + 1ö  Þ 15 k 2  -1 
è 2ø 2  ø  - =-
circles  is  the  common  chord,  of  the  circles 
2 2 

S1  :  x 2  +  y 2  +  3x  +  7y  +  2p  –  5  =  0  and  Þ k 2  – 1 =  15 Þ  k 2  = 16 \  k  = ± 4. 
S2  :  x2    +  y 2  +  2x  +  2y  –  p2    =  0  is  S1  –  S2  =  0
Þ  x +  5y  +  2p  –  5  +  p2    =  0  ...(i)  28.  (b, c) : Equation of normal at  P(x, y) is 

If  there is  a circle passing through  P,  Q  and  (1, 1)  it’s necessary  Y - y = - ddyx ( X - x )  ÞG º æ x + y × ddxy ,0 ÷øö 
çè
and  sufficient    that  (1,  1)  doesn’t  lie  on  PQ, 

i.e.,  1  +  5  +  2p  –  5  +  p 2 ¹  0 x + y dy  = | 2 x |  Þ y dy = x or y dy  = - 3 x 
dx dx dx
Þ  p 2  +  2p  +  1 ¹  0 Þ  (p  +  1) 2 ¹  0 \  p ¹  –1 
ydy =  xdx or  ydy  =  –3xdx 
Thus for all values of p except ‘–1’ there is a circle passing through 
P,  Q  and  (1,  1).  After  integrating,  we  get 

24.  (b) : Obviously the major  axis is along the x­axis  y2 = x2 +c or  y 2  = - 3 x 2  + c
The distance between the focus and the corresponding directrix  2 2 2 2 

Þ x 2  – y 2  =  –2c 

=  a  = 4  or 3x2   + y2   =  2c Þ x2   – y 2  =  c 1  or 3x2   +  y2   =  c 2. 
- ae 
e

76  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

29.  (d) : Equation of circle (x –  h)2   +  (y –  k) 2  =  k2   Þ  h2 + k 2  = 9  Þ  x2 + y 2  =  94  
It  is  passing  through  (–1,  1)  then  4 
(–1 – h) 2  +  (1 –  k) 2  =  k 2 Þ h 2  +  2h –  2k +  2 =  0, 
D ³  0  37.  (d)  :  Let  OA  =  r 
2k -1 ³ 0 Þ k ³ 21  .  Given  area  =  49 p 

30.  (a)  :  Sum  of  the  slopes  = - co­ efficient of  xy P  A 
co­ efficient of  y 2  O  3x – 4y = 7 
2x – 3y = 5 

\  Sum of slopes  = - (1- m2 )  = 0  B  Q 
m
Þ pr2   =  49 p 
Þ  m  =  ±  1.  r  =  7 

Second  method  Angle bisector  R (3, 3  3)  Point  of  intersection  of  AB  and  PQ  is  (1,  –1)
Equation  of  P(–1, 0)  120°  \  equation  of  circle  is  (x  –  1) 2  +  (y  +  1) 2  =  7 2
bisectors  Þ  x 2  +  y2   –  2x  +  2y  –  47  =  0 
of  lines  60° 
xy  =  0  are y  =  ±  x  Q(0, 0) 

Put  y  =  ±  x  in  38.  (a)  :  Let  x 2  + y 2  =1 (a > b ) 
my 2  + (1 – m2  )xy –  mx 2  = 0,  we get  a2 b2 

Given  2b  =  8  ...  (i) 
...  (ii) 
(1 – m 2 )x2   = 0 Þ m = ± 1.  and 2ae  =  6 

31.  (c) :  Slope of  the  required  angle bisector is  tan120° = -  3 (o, b ) 
Hence equation of  the  angle  bisector  is 
(o, o )  (a, o ) 

y = - 3( x - 0)  A¢  F¢  F  A 

Þ  3x + y = 0  A(1, k ) 

32.  (a) :  12  ´ | k -1 | ´1 = 1  By  (i)  and  (ii)  we  have  b  = 4 
k =  –1,  3.  ae 3 

B(1, 1)  C(2, 1)  Þ  b 2  = 16 e 2 
a2  9 

33.  (b)  :  Let  P  is  the  required  point,  then  P  lies  on  directrix  Þ  1 - e2 = 196  e2  (Q  b2   =  a2   (1  –  e 2 )  as  a  >  b)
x =  –2 of y2   =  8x 
Hence  P º (-2  ,0).  Þ  e =  3 


34.  (b) :  Q  b 2  = a 2  (e 2  – 1) Þ sin2  a = cos2  a (e2   – 1) Þ tan2  a  39.  (a) :  Let h, k be the locus of the vertex of family of parabola 
+ 1  = e2  Þ e2   = sec2  a 
Vertices  º (±cosa, 0) y = a3x2 + a2 x - 2 a
Coordinate  of focii  are  (±ae,0) º (±1,0)  3 2 
Þ if a varies then the abscissa  of foci remain constant. 
\  k = a3h2 + a 2 h  = 2a 
3 2 

35.  (c)  :  Given  lines  are  y = 2x  ( x > 0)  Þ  3k = h 2  + 32a h  - 6 
and  y  =  3x  (x  >  0)  using  (a,  a 2)    in  these  lines  a3 a 2 

a2  - a  > 0  ...  (i)  Þ  3æ k + 35a ö = æ h + 3 ö 2 
2  ...  (ii)  a3 è 16 ø è 4 a ø 

and  a 2  –  3a  <  0  { } i.e., 3 35a   
a3  43a , y 16 
Solving  (i)  and  (ii)  we  get  12  < a < 3  x2  = y, where x = h + = k +

36.  (d) :  Let  AB  is  chord  of  circle  and  M(h,  k)  be  mid  point  of  Þ  vertex  is  çæè -3 , -1365 a   ÷öø2 
AB РAOM  =  60°  4a
Now  OA =  OB =  3  and 
OM ^  AB  (By  properties  of  circle)  \  hk  = çæè -3 ÷öø çæè -1365 a   ÷øö
4a

Now  OA = h2 + k 2 ,  OM = r cos q  O  (o, o )  Þ  hk = 105 
h2 + k 2  = 3cos 60 °  M(h,  k)    64 

h2 k 2  3  A  B  Þ  xy = 16045   (taking  h  =  x,  k =  y)

+ =

Two Dimensional Geometry  77 

40.  (c) : Now the equation of  line which  meet the x­axis and y­  Þ  b 2  =  a2 e  2  Þ  a2   –  a2 e  2  =  a 2e  2  

axis  y  (0, b ) B  (a, b )  æ Q e 2  b 2  ö
F  F¢  ç
= 1 - a2  ÷
ø
B  è

Mid point (a, b) = M (3, 4) 

o  x  Þ  1  –  e 2  =  e 2,     2e 2  =  1 , e = ±  1  .
A(a , 0) 2 

at  A(a,  0)  B  (0, b)  is  given  by  44.  (c)  :  Let  locus  of  the  centre  of  circle  be  (a, b). 

x + y  = 1  If C1 ,  C2   are centres of the circles with radii r1 ,  r 2  respectively 
a b  then  (C 1C  2 )  2   =  r1 2    +  r 22 
Þ a 2  + b 2  =  p2   +  (a  –  a)2  
where a  =  2a  =  6 

and b  =  2b  =  8

6x + y  +  (b  –  b)2  (a, b) 

\  required  equation  be  = y Þ  p 2 + a2  + b 2 – 2aa – 2bb 

Þ  4x  +  3y  =  24  =  0 (a, b)  
Þ  2ax + 2by – (a2  + b2  + p 2)    (0, 0) 
41.  (c) : 
ax2 + 2(a + b)xy + by2  = 0  (*)  =  0. 

Let q  be  the  angle  between  the  lines  represent  by  *  45.  (c)  :  Let locus  of centre be a, b  then according to  given, if 
r1 ,   r2   are  radii  of  circles  then 
\ tan q = 2  h2  - ab 
a + b y 

2 (a + b) 2  - ab  C  (0, 5) 
tan q = B  (a, b) 

a+b q  Case (i)  (0, 0)  x 

{3 area O¼AB =  Area of  D¼BC}  D Internal  touch. This  case  does  not exist  as  centre 
of  circle  is  (0,  3)  and  radius  is  2.
Now q =  45 
{Q area  of  one  sector  =  3  time  the  C1 C   2  =  r 2  ±  r 1
area  of  another  sector}  Þ  (a  –  0)2   +  (b  –  3)2  

2 (a + b) 2  - ab  =  |b ±  2|
\ tan45°  =
Þ a 2  + b 2  –  6b  +  9  = b 2  +  4  +  4b 
a+b
and a 2  + b 2  –  6b  +  9  = b 2  –  4b  +  4
Þ  3a 2  +  2ab  +  3b2   =  0. 
Þ a 2  –  10b  +  5  =  0  and  x 2  =    2b  +  5
42.  (c) :  Given  y  = ax  + b  and  x 2  - y 2  =  1 
a2 b2  Þ  x 2  =  10y  –  5  and  x 2  =  2y  –  5 
\ b2 x2 - a2 y2 =  a2b2 
Both  are  parabolas  but  x2   =  2y  –  5  does  not  exist. 
Þ b2 x2 - a2 (ax + b) 2 =  a2b2 
46.  (a)  :  As the line passes through P and Q which are the point 
by using y = aa + b of intersection of two circles. It means given line is the equation 
of common chord and the equation of common chord of  two 
Þ x2 (  b 2  –  a 2a 2)    –  2a2 abx  +  (–b 2a  2   –  a2 b   2)    =  0  ....(*)  intersecting  circle  is 
S1   –  S2   =  0 
Now the line y = ax + b will be tangent to circle if both roots  =  5ax  +  (c  –  d)y  +  a  +  1  =  0. 
Now 5ax  +  (c  –  d)y  +  a  +  1 =  0  and 
if  (*)  are  equal 5x  +  by  –  a  =  0  represent  same  equation. 

\  keeping  D  =  0  in  (*)  we  have  \ 5a = c - d = a + 1 

4a2a4b2 = 4(b2 - a2a2 )(-b2a2 - a2b2 ) 
Þ a2a2b2 = (b2 - a2a2 )(-b2 - b2 ) 
Þ a2a2b2 = - b2b2 + b2a2a2 - b4 + a2a 2b2 
Þ a2a2b2 = b2 (b2 + b2 )  Þ a2a2 = b2 + b 2 
Þ a2 x2 - y2 = b2 . 

43.  (b)  :  F ¢(–ae,  0),  F(ae,  0)  5  b -a

Slope  of  BF = b  =  m1   (say)  Þ  a2   +  a  +  1  =  0    and  c - d  +1 = - 1 
ae ba

Slope  of  BF ¢ = b  = m2    (say)  ( ) Þ a + 1 2  3  =  0  and  –(c  – d  +  b)  =  b/a 
- ae 2
+ 4 

Now  m 1  ×  m 2  =  –1  Þ b ´ b  = -1  d – b  –  c = +b/a has no  solution. \  No value  of a exist. 
ae -ae

78  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

47. (d) : \ x2  = 2(– 1) – 1 = – 3  Q(x2, y2 )    52.  (c)  :  The  point  of  intersection  of  parabola’s  y2    =  4ax  and 
x 2  =  4ay  are  A(0,  0),  B(4a,  4a) 
y2   =  2  ×  2  –  1  =  3  M(–1, 2) 
as  the  line 2bx  +  3cy  +  4d  =  0  passes  through  these  points
x 3  =  3  ×  2  –  1  =  5  G  \  d  =  0  and  2b(4a)  +  3c(4a)  =  0
Þ  2b  +  3c  =  0 Þ  (2b  +  3c) 2  +  d2    =  0 
y3   =  2  ×  2  –  1  =  3

P(1, 1)  M2  (3, 2)  R(x3, y3  ) 

\  Centroid  G  =  æ x1 + x2 + x3 ,  y1 + y2 + y3  ö 53.  (c)  :  Given  circle  x2    +  y 2  –  2x  =  0  ...  (1) 
çè 3 3  ÷ø
and  line be  y  =  x  ...  (2) 
Solving  (1)  and  (2)  we  get 
( ) ( ) = 1- 3 + 5 , 1+ 3 + 3 =  1, 7  .  x  =  0,  1 \  y  =  0,  1 y  =  x  B 

33 3


48.  (d)  :  Let  us  take  the  two  set  of  values  of  \  A(0,  0),  B(1,  1)  and  equation  of  circle  in  the  diameter  form 
a  = 1,  b  =  1/2,  c  =  1/3 
and a  =  1/2,  b  =  1/3,  c  =  1/4  is (x  – 0)  (x  –  1) +  (y  – 0)  (y  – 1) = 0
Putting  these  value  in  the  given  equation  we  get 
x +  2y  +  3 =  0  and    2x  +  3y  +  4  =  0  Þ  x 2  +  y 2  –  (x  +  y)  =  0 
Solving  the  equations  of  (*)  we  have  x  =  1,  y  =  –2 
(1,  –2)  is  required  point  on  the  line.  ...(*)  54.  (c) : As per  given condition  centre of  the  circle  is  the  point 
of  intersection  of  the  2x  +  3y  +  1  = 0  and  3x  –  y  –  4  =  0
49.  (b)  :  Intercepts  made  by  the  lines  with  co­ordinate  axis  is 
\  centre  is  (1,  –1) 
(–3b/a  ,  0),    (0,  –3/2)  y  Also  circumference  of  the  circle  be  given  2pr  =  10p
\  r =  5
and (0,  –3/2)  \  Required  equation  of  circle  is 
(x  –  1)2    +  (y  +  1) 2  =  5 2 
and  (3a/b,  0)  and  (–3b/a, 0)  (–3a/b, 0)  or  x 2  +  y2    –  2x  +  2y  –  23  =  0 
Common  intercept  is  (0,  –3/2).  (0, –3/2) 

55.  (c)  :  Equation  of  circle  AB  as  diameter  is  given  by 

50.  (d)  :  Let  M(x¢,  y¢)  be  point  of  locus  mid  point  of  PQ.  (x  –  p)  (x  – a)  +  (y  –  q)  (y  – b)  =  0

Þ x ¢ + 1 = h, y ¢ + 0 = k ,  P(1, 0)  Þ  x 2  +  y 2  –  x(p  + a)  –  y  (q  + b)  +  pa  +  qb  = 0 ...(1) 
2 2 
M(h, k )  Now  (1)  touches  axis  of  x  so  put  y  =  0  in  (1)  we  have 
\  x¢  =  2h  –  1,  y¢  =  2k  Q(x¢, y ¢ ) 
x2    –  x(p  + a)  +  pa  +  qb  =  0  ...(2) 
Now  (x¢,  y¢)  lies  on  y2   =  8x

Þ  (2k) 2  =  8(2h  –  1) and  D  =  0  in  equation  (2) B(a, b) 
\ (p  + a)2    =  4[pa  +  qb]
Þ  y 2  =  2(2x  –  1) Þ y 2  –  4x  +  2  =  0. 

51.  (b) :  Equation  of  directrix  x  =  4  which  is  parallel  to y­axis  Þ  (p  – a) 2  =  4qb  A(p,  q) 
Now a ®  x, b ®  y
so  axis  of  the  ellipse  is  x­axis.  Let  equation  of  ellipse  be  x­axis

x2 +  y 2  = 1  (a  >  b)  \  (p –  x)2    =  4q(y) which required locus  of  one end point of 
a2 b2 
the  diameter. 

Again  e  =  1/2  and  e 2  =  1 - b 2  56.  (b) : Let the equation of circle cuts orthogonally the circle x 2 
a2 
æ b ö2  +  y 2  =  4  is 

Þ  çè a ÷ø  =  1 –  1/4  =  3/4  ...(*)  x 2  +  y2    +  2gx  +  2fy  +  c  =  0  ...(i)

Also  the  equation  of  one  directrix  is  x  =  4 \  2g 1g  2    +  2f 1 f 2  =  c 1 c 2  (where  (–g,  –f)  are  point  of  locus)
Þ  c  =  – 4 

a  Again  circle  (i) passes  through  (a,  b),  so 
\  equation  of  directrix  x  =  e
a 2  +  b 2  +  2ga  +  2fb  +  4  =  0 

\  4  =  e Now  replacing  g,  f  by  x,  y  respectively

Þ  a  =  2  (³  e  =  1/2)  \  2ax  +  2by  –  (a 2  +  b2    +  4)  =  0 

Further  b2    =  a2  ´ 3  by  (*)  57.  (d)  :  The  equation  ax 2  +  2hxy  +  by2    =  0 

=  (y  –  m 1x  )  (y  –  m2   x)

b 2  =  4 ´ 3  =  3  Þ  m 1  +  m2    =  - 2h  =  1  ...(*) 
4 b 4c 

x2 y 2  m 1m  2    =  3 
Hence  equation  of  ellipse  is  a2 b2  c 
+  =  1 2 

x2 y 2  and    3x  +  4y  =  0 Þ  m 1 =  –3/4

Þ  4 3  =  1  or  3x 2  +  4y 2  =  12  \  m2   =  - 2 
c

Two Dimensional Geometry  79 

Now  by  (*)  we  have  Þ  y  =  9/2 \  x  =  y2  = 81 = 9 
18 72 8 
- æ 3+ 2 ö =  1  9 
çè 4  c ÷ø  4c
So  the  required  point  is  x  =  8 ,  y  =  9/2 
Þ  - 3  =  1 + 2  Þ  - 3  =  1 + 8 
4 4c c 4 4c 4c 
63.  (d) : Let a, b  is  the point of  locus,  equidistant  from (a 1 ,  b 1)   
3  9  and  (a2  ,   b2  )    is  given  by 
Þ  -  =  4c \  c  =  –3  (a  –  a1  )   2  +  (b  –  b1   ) 2  =  (a  –  a 2)  2    +  (b  –  b 2)   2
4 Þ  a 1 2  +  b1   2  –  2a1  a  –  2b1  b  –  a 22    –  b 22    +  2a2  a  +  2b 2b  =  0
Þ  2(a2    –  a1   )a  +  2(b 2  –  b 1 )b  +  a1  2    +  b 12    –  b 2 2  –  a2  2    =  0
58.  (a) : If m 1 and m 2 are slope of the lines then by given condition 

m 1  +  m 2  =  4m 1 m 2

Þ  - 2 c =  - 4  Þ  (a 2  –  a1   )x  +  (b2    –  b1  )    y  + 
7  7

Þ  c  =  2  1  (a1   2  +  b1   2  –  a2   2  –  b2  2   )  =  0

By  using  ax2    +  2hxy  +  by2    =  0

- 2h a  Þ  c  =  -  [a1   2  +  b1  2    –  a2  2    –  b2  2   ] 
Þ  m1    +  m 2  =  b and  m 1m   2  =  b  2

59.  (d) :  Given  OA  +  OB  =  –1  64.  (a)  :  Let  (h,  k)  be  the  co­ordinate  of  centroid

i.e.  a +  b  =  –1 y  \  h  =  a cos t + b sin t + 1  , 
\  equation  of  the  line  be  (4,  3) 

B  (b,  0) 
x - y  =  1 a sin t - b cos t + 0 
a 1 + a A(a,  0)  O k =  3 

4 - 3  x  Þ  3h  –  1  =  a  cos  t  +  b  sin  t  ...(i) 
a 1 + a
Þ  =  1 3  k  =  a  sin  t  –  b  cos  t  ...(ii) 

Þ  a  =  ±  2  (as  a  =  2  b  =  –3  By  squaring  (i)  and (ii)  then  adding  we  get 

and  a  =  –2  b  =  1)  (3h  –  1)2    +  (3k)2    =  a2   (cos2  t    +  sin2   t)  +  b 2 (cos 2 t  +  sin2  t  ) 

x y x y Replacing  (h,  k)  by  (x,  y)  we  get  choice  (a)  is  correct. 
2 3 =  -2  1  =  1 
so  equation  are  -  1  and  + 65.  (c)  :  Given  equations  are 
x 2  –  2qxy  –  y2    =  0 
60.  (c)  :  Let  locus  of  point  C(h,  k)  and  centroid  (a, b)  x2    –  2pxy  –  y 2  =  0  ...(1) 
...(2) 
As  (a, b)  lies  on  2x  +  3y  =  1 \  2a  +  3b  =  1 
Joint equation of angle bisector of the line (i) and (ii) are same
Now  centroid  of  ABC  is 
x2 - y2  xy 
æ 2 + (-2) + h -3 + 1 + k ö æ h k - 2 ö \  = 
çè 3 3  ÷ø  or  çè 3 , 3  ÷ø -q
1 + 1 

æ h ö 3(k - 2)  Þ  qx 2  +  2xy  –  qy2    =  0  ...(3) 

\  2 çè 3 ÷ø +  3  =  1 Now  (2)  and  (3)  are  same,  taking  ratio  of  their  coefficients
1  - p
Þ  2h  +  3k  =  9 Þ  2x  +  3y  =  9 
\  = 
q  1 

61.  (c)  :  The  equation  of  normal  at q  is  Þ  pq  =  –1 

1  66.  (c)  : According  to  the  problem  square  lies  above  x­axis 
y  –  y 1 =  -  (x  –  x 1)  Now  equation  of  AB  using  two  point  form.  We  get 
dy y  –  y1    =  m(x  –  x 1)   
(y  –  a  sin a)  =  - a (cos a - sin a)  [x  –  a  cos a]
dx a (cos a + sin a ) 

sin q Þ y(cos a  +  sin a)  +  x(cos a  –  sin a) 
Þ  y  –  a  sin q =  cos q  (x  –  a(1  –  cos q))  = a sin a(cos a +  sin a) + a cos a (cos a –  sin a) 
=  a(sin2  a  +  cos2  a) 
which  passes through  (a,  0) 
=  a(1) 
dy  dx
62.  (d)  :  Given  y2    =  18x  and  dt  =  2 dt 67.  (b)  :  Co­ordinate  of  centre  may  be  (1,  –1)  or 
(–1,  1)  but 1,  –1  satisfies  the  given  equations  of  diameter,  so 
dy  dx  choices  (a)  and  (d)  are  out  of  court. 
\  2y  dt  =  18 dt Again pR2    =  154,  R2    =  49 \  R  =  7 

dy  18 dy 
Þ  2y  dt  =  2  dt

80  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

\  Required  equation  of  circle  be  Again  product  of  the  slope  of  AC  and  AB 
(x  –  1) 2  +  (y  +  1) 2  =  49 1 
Þ x2    +  y 2  –  2x  +  2y  =  47 
=  × (–5)  =  –1
68.  (d)  :  (x  –  1) 2  +  (y  –  3)2    =  r 2 \  C1  (  1,  3)  and  r1    =  t 1  =  r  5 
(x  –  4) 2  +  1(y  +  1)2    =  9 \  C2  (  4,  –1)  and  r 2  =t2   = 3 
Þ  AC  b  AB
so  C1   C2    =  (4 - 1)2 + (3 + 1)2  =  5  Þ  right at  A 
Now  for  intersecting  circles 
r1    +  r 2  >  C1  C  2   and  |r 1  –  r 2|   <  C 1C  2  72.  (c)  :  Given  median  of  the  equilateral  triangle  is  3a. 
\ Þ r  +  3  >  5  and  |r  –  3|  <  5
Þ  r  >  2  and  –5  <  r  –  3  <  5 In D  LMD,  (LM) 2 =  (LD)2    +  (MD) 2 
Þ  r  >  2  and  –2  <  r  <  8
Þ  r Π (2,  8)  (LM) 2 =  9a 2  +  æ LM ö2 
çè 2  ÷ø

Þ 3 (LM) 2  =  9a2  \  (LM) 2  =  12a 2 


69.  (d)  :  Since  the  normal  at  (bt 12  ,   2bt1  )  ,  on  parabola  y2    =  4bx  Again  in  triangle OMD,  (OM) 2  =  (OD) 2  +  (MD) 2 
meet  the  parabola  again  at  (bt2  2  ,   2bt 2 )
\  t 1x    +  y  =  2bt1    +  bt1  3    passes  through  (bt 22  ,   2bt2  )  R 2  =  (3a  –  R) 2  +  æ LM ö2  L 
çè 2  ÷ø M  R
Þ R 2 =  9a 2  +  R 2  –  6aR  +  3a 2
Þ  t 1b  t 2 2  +  2bt2    =  2bt1    +  bt1   3 O 
Þ 6aR  =  12a2   


Þ  t 1(  t 2 2  –  t1   2)    =  2(t 1  –  t2  )  R  =  2a  N

Þ  t1  (  t2    +  t 1 )  =  –2 So  equation  of  circle  be 
(x  –  0) 2  +  (y  –  0)2   =  R 2  =  (2a) 2
Þ  t 2  +  t1   =  - 2  Þ x 2  +  y 2  =  4a 2 

t1 

Þ  t 2  =  -  –  t 1  73.  (b)  :  Let  equation  of  circle  be x2   +  y2   +  2gx  +  2fy  +  c  =  0. 
t1  x2 As  it passes  through (0,  0) so  c  =  0 
y 2 
70.  (b)  : Eccentricity  for  +  =  1  and  as  it passes  (1,  0)  so  –g  = 1 .
a2 b2  2 
is b2   =  a2 (  1  –e2 )   
Now x2  + y2  + 2gx + 2fy = 0 and x2  + y2  = 9 touches each other.
x2 -  y2 
and  eccentricity  for  144 81  =  1  is  \ equation of common tangent is 2gx + 2fy –9 = 0 and distance 
from the  centre  of circle x2   +  y2   =  9 to the common  tangent  is 
25 25  equal  to  the  radius  of  the  circle x2   +  y2   =  9

ì a12 + b1 2   0 + 0 - 9 
ïï e1   = a1 2  
í \  4g 2 +  4 f 2  =  3 3  3 
ïîï\  e1  = 1 + 81 = 15  Þ 32    =  4(g2    +  f 2 )  9  (0,0) 
144 12 
= 4 çèæ 1  2  ö x 2  +  y2    =  9  x2    +  y2    +  2gx  +  2fy  =  0 
12 ´ 15  4  + f ÷ø  Common  tangent 
Again  foci  =  a 1 e 1  =  5 12 =  3
2gx +  2fy =  9 
\  focus  of  hyperbola  is  (3,  0)  =  (ae,  0)  9  =  1  +  4f 2

so  focus  of  ellipse  (ae,  0)  =  (4e,  0)  \  f 2  =  2 

As  their  foci  are  same \  4e  =  3 \  e  =  3/4 f  =  ±  2
\  –f  =  ±  2
\  e2    =  1  –  æ b ö2  b 2 
çè a ÷ø  =  1  –  16 
\  Centre of the required circle be  æ 1 , 2 ö , æ 1  - 2  ÷øö 
b 2  çè 2 ÷ø çè ,
or  =  1  –  e 2  =  1  –  9 
2

16  16 74.  (d)  : \  (h,  k)  is  æ p ,  p ö
çè cos sin a ÷ø
Þ  b 2 =  7  2 a 2 y 

71.  (a)  :  AB =  26 ,  AC =  26 p  0,  p
\  cos a  =  ,  sin a 

B(3,  5)  2h   

p  Midpoint (h, k) 
sin a = 
2k  (0,0)  x 

A  Þ  sin 2a  +  cos 2a  æ p , 0 ÷ö
X  ç cos a ø
O  è
(4,  0) 
C(–1,  –1)  p2 p 2  1 1  4 

\  ABC  is  isosceles  =  4h2 +  4k  2  =  x2 +  =  p 2 
y 2 

Two Dimensional Geometry  81 

75.  (a) : Using fact : Pair of lines  Ax 2 + 2hxy + By2  = 0 are b to  abc  +  2fgh  –  af 2  –  bg2    –  ch 2  =  0 ...(4) 
Þ  (abc  –  af 2 )  +  (fgh  –  bg2  )    +  fgh  –  ch 2  =  0
each  other  if  A  +  B  =  0 Þ  0  +  0  +  fgh  –  ch 2  =  0
Þ  3a  +  a 2  –  2  =  0 \  ch 2  =  fgh 
Þ  a2    +  3a  –  2  =  0
Now adding  (2)  and  (4) 
Þ  There  exist  two  value  of  a  as  D  >  0  2fgh  =  ch 2  +  bg2   

\ a =  -3 ± 17 

78.  (c)  :  Equation  of  chord  y  =  mx  +  1 
76.  (a) :  Let  (a, b)  is  the centre  of  the  circle  whose radius  is  3. Equation  of  circle  x 2  +  y2    =  1 

\  Equation  of  such  circle  be  Joint equation of the curve through the intersection of line and 
circle  be  given  by  x2    +  y 2  =  (y  –  mx) 2, 
(x – a)2   +  (y – b)2  = 32  Þ  x2  (  1  –  m2  )    +  2mxy  =  0 

Þ a 2  + b 2  –  2ax  –  2by  +  25  =  9

Þ  x 2  +  y2    –  2x2    –  2y 2  +  25  =  9

Þ  x 2  +  y2    =  25  –  9 h2  - ìï a = 1 - m 2 
where  í
Þ  x 2  +  y 2  =  16  and  x 2  +  y 2  =  25 Now  tan q  =  ± 2  ab 

Þ  4 £  x2    +  y2  £  64  a +  b ïî h = m,b = 0 

77.  (a) : As s = ax 2  + 2hxy + by 2  + 2gx + 2fy + c = 0 represent a  2 m 2  - 0 
pair  of  line tan  45°  =  ±  1 -  m2 
Þ  1(1  –  m 2 )  =  ±  2m
a h g  Þ  m2    ±  2m  –  1  =  0
\  h b f  =  0 
Þ  m  =  ±  1  ±  2
g f c 
...(1)  Þ  m =  1  ±  2  and –1  ±  2 
or  abc  +  2fgh  –  af 2  –  bg2    –  ch 2  =  0  79.  (b)  :  Let  common  tangent  to  the  curves  be 

Now say point of intersection on y axis be (0, y1   ) and point of  y  =  mx  +  c  ...(1) 
intersection of pair of line be obtained by solving the equations

¶s  ¶s  = mx  +  m 
¶ x  = 0 = ¶ y and \  y 2  =  8ax  =  4(2a)x
\  Equation  of  tangent  to  parabola 
¶s 
\ ¶ x =  0 Þ  ax  +  by  +  g  =  0 Þ  2a 
y =  mx  + 
¶s  ...(2) 

and =  0 Þ  hx  +  by  +  f  =  0 Þ  which  is  also  tangent  to  the  circle 
¶ y 
x 2  +  y2    =  2a2    =  ( 2a ) 2 
ì hy1 + g = 0  (*) 
îí by1  + f = 0  Now Distance from (0, 0) to the tangent line = Radius of circle

On  compairing  the  equation  given  in  (*)  we  get  \  2  a  =  ±  2a  ´ 1  (0 0) 
m  1 + m2 
bg  =  fh  and  bg 2  =  fgh  ...(2) 

Again  ax 2  +  2hxy  +  by 2  +  2gx  +  2fy  +  c  =  0  Þ  m2  (  1  +  m 2 )  –  2  =  0

meet  at  y­axis \  x  =  0 Þ  (m 2  –  1)  (m 2  +  2)  =  0 y = mx +  2a 
Þ  by2    +  2fy  +  c  =  0  whose  roots  must  be  equal Þ  m  =  ±  1  m
\  f 2  =  bc 
...(3)  2a 
af 2  =  abc  Required  equation  of  tangent  y  =  mx  +  m 
= ±  (x  +  2a)
Now  using  (2)  and  (3)  in  equation  (1)  we  have 

82  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

CHAPTER  THREE DIMENSIONAL 
GEOMETRY
13 

1.  If  the  lines  x-2 = y-3 = z - 4  and  x -1 = y-4 =  z - 5  are  (a)  2/5  (b)  5/3  (2011) 
1 1 - k k 2 1 (c)  2/3  (d)  3/2 

coplanar,  then  k  can  have  7.  A line AB in three­dimensional space  makes angles  45°  and 
(a)  exactly  three  values  (b)  any  value  120° with the positive x­axis and the positive y­axis respectively. 
(c)  exactly  one  value  (d)  exactly  two  values  If  AB  makes  an  acute  angle q  with  the  positive  z­axis,  then

(2013)  q  equals 

2.  Distance  between  two  parallel  planes  2x  +  y  +  2z  =  8  and  (a)  30º  (b)  45º 

4x + 2y  + 4z + 5 = 0  is  (c)  60º  (d)  75º.  (2010) 

5  7  9  (d)  3  8.  Statement­1 : The point A(3, 1, 6) is the mirror image of the 
(a)  2  (b)  2  (c)  2  2  point  B  (1,  3,  4)  in  the  plane x  –  y  +  z  =  5. 

(2013)  Statement­2 : The plane x – y + z = 5 bisects the line segment 

3.  An equation of a  plane  parallel  to  the  plane  joining A (3, 1, 6) and  B(1, 3, 4). 
x –  2y  +  2z –  5  =  0  and  at  a  unit  distance  from  the  origin  is  (a)  Statement ­1 is  true, Statement­2 is  true;  Statement­2  is 
(a)  x  –  2y  +  2z  –  1  =  0  (b)  x  –  2y  +  2z  +  5  =  0 
(c)  x  –  2y  +  2z  –  3  =  0  (d)  x  –  2y  +  2z  +  1  =  0  a  correct  explanation  of  Statement  1. 
(2012)  (b)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement 2 is not 

a  correct  explanation  for  Statement­1. 

4.  If the lines  x - 1 = y + 1 =  z - 1  and  x - 3 = y-k =  z intersect,  (c)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  false. 
2 3 4 1 2 1 (d)  Statement­1  is  false,  Statement­2  is  true. 
(2010) 

then k  is equal to 

(a)  9/2  (b)  0  (c)  –  1  (d)  2/9  (2012)  9.  Let  the  x - 2 y - 1 z + 2 
3 = -5  = 2  line    lie  in  the  plane 
5.  Statement­1 : The point A(1, 0, 7) is the mirror image of the 

point B(1, 6, 3) in the  line x  +  3y  – az  + b  =  0.  Then  (a, b)  equals 

x = y - 1 = z - 2  (a)  (–6, 7)  (b)  (5, –15) 

12 3 (c)  (–5, 5)  (d)  (6, –17)  (2009) 

Statement­2  :  The  line  : x = y - 1 =  z - 2  bisects  the  line  10.  The  projections  of  a  vector  on  the  three  coordinate  axis  are 
1 23 6,  –3,  2  respectively.  The  direction  cosines  of  the  vector  are 

segment joining A(1, 0,  7) and B(1, 6, 3).  (a)  6 , -3  ,  2  (b)  6 , -3  ,  2 
(a)  Statement­1  is true,  Statement­2 is  false.  5 5 5 7 7 7
(b)  Statement­1  is false,  Statement­2 is  true. 

(c)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2 is a  (c)  -6 -3  2  (d)  6, –3, 2  (2009) 
correct  explanation  for  Statement­1.  7, 7 ,  7

(d)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  true;  Statement­2  is  11.  If  the  straight  lines 

not  a  correct  explanation  for  Statement­1.  x -1 = y - 2 = z - 3 and  x - 2 = y - 3 =  z - 1 

(2011)  k23 3 k 2 

6.  If the angle between the line  x = y -1 = z - 3  and the plane  intersect at a  point, then  the integer  k  is equal to 
2 l 
(a)  – 2  (b)  – 5 
x + 2 y + 3z = 4 is cos -1 èæç 5 ö
14 ÷ø  then l  equals  (c)  5  (d)  2  (2008) 

Three Dimensional Geometry  83 

12.  The  line  passing  through  the  points  (5,  1,  a)  and  (3,  b,  1)  (a)  - 3  (b)  5  (c)  - 4  (d)  3 . 
5 3  3 4 
æ 17 , -213 öø . Then 
crosses the  yz­plane at the  point  è 0, 2 (2005) 

22.  The  distance  between  the  line 
(a)  a = 8, b  = 2  (b)  a = 2, b =  8  r 
r = 2iˆ - 2 ˆj + 3kˆ + l(iˆ - ˆj + 4kˆ )  and  the  plane 
(c)  a = 4, b  = 6  (d)  a = 6, b =  4  (2008)  rr × (iˆ + 5 ˆj + kˆ ) = 5  is 

13.  Let  L  be  the  line  of  intersection  of  the  planes  10  10 
(a)  3 3  9 
2x + 3y + z = 1 and x + 3y + 2z = 2. If L makes an angle a  (b) 

with  the positive  x­axis,  then  cos a  equals  10  3 . 
3  10 
(a)  1  1  1  (d)  12  .  (c)  (d)  (2005) 
(b)  2  (c)  3 
23.  If  the  plane  2ax  –  3ay  +  4az  +  6  =  0  passes  through  the 
r (2007) 
Let  ar = iˆ + ˆj + kˆ, b
14.  = iˆ - ˆj + 2 kˆ  and  midpoint  of  the  line  joining  the  centres  of  the 

crr  = xiˆ + (x - 2) ˆj - kˆ . If the vectors  cr  lies in the plane of  ar  and  spheres  x 2  +  y 2  +  z 2  +  6x  –  8y  –  2z  =  13  and 

x2   +  y2   +  z 2  –  10x  +  4y  –  2z  =  8  then  a  equals 

b , then  x  equals  (a)  1  (b)  –1  (c)  2  (d)  –2.  (2005) 

(a)  – 4  (b)  –2  (c)  0  (d)  1.  24.  The  intersection  of  the  spheres 

(2007)  x2   +  y2   +  z2   +  7x  –  2y  –  z  =  13  and 

15.  If  (2,  3,  5)  is  one  end  of  a  diameter  of  the  sphere  x2   + y 2  + z2   – 3x + 3y + 4z = 8 is the same as the intersection 

x 2  + y 2  + z 2  – 6x – 12y – 2z + 20 =  0, then the coordinates  of  one  of  the  sphere  and  the  plane 

of  the  other  end  of  the  diameter  are  (a)  x  –  y  –  2z  =  1  (b)  x  –  2y  –  z  =  1 

(a)  (4, 3, 5)  (b)  (4, 3,  –3)  (c)  x  –  y  –  z  =  1  (d)  2x  –  y  –  z  =  1.  (2004) 

(c)  (4, 9, –3)  (d)  (4, –3,  3).  (2007)  25.  A  line  with  direction  cosines  proportional  to 
2,  1,  2  meets  each  of  the  lines  x  =  y  +  a  =  z  and 
16.  If a line makes an angle of p/4 with the positive directions  x  +  a  =  2y  =  2z.  The  co­ordinates  of  each  of  the  points  of 
intersection  are  given  by 
of  each  of  x­axis  and  y­axis,  then  the  angle  that  the  line  (a)  (3a,  2a,  3a),  (a,  a,  2a)  (b)  (3a,  2a,  3a),  (a,  a,  a) 
(c)  (3a,  3a,  3a),  (a,  a,  a)  (d)  (2a,  3a,  3a),  (2a,  a,  a). 
makes with  the  positive direction  of  the z­axis is  (2004) 

(a)  p  (b)  p  (c)  p  (d)  p  . 
4 2 6 3

(2007) 

17.  The  image  of  the  point  (–1,  3,  4)  in  the  3  plane  26.  Distance  between  two  parallel  planes 
x  –  2y  =  0  is 
2x +  y  +  2z  =  8  and  4x  +  2y +  4z  +  5 =  0  is 

æ - 17 , - 19 , 4 ÷öø  (a)  7/2  (b)  5/2 
çè 3 3
(a)  (b)  (15,  11,  4)  (c)  3/2  (d)  9/2  (2004) 

(c)  æ - 17 , - 19 , 1 ÷øö  (d)  çèæ 9 , - 13 , 4 ÷öø .  (2006)  27.  A line makes the same angle q, with each of the x and z axis. 
çè 3 3 5 5
If  the  angle b,  which  it  makes  with  y­axis,  is  such  that 

18.  The  two  lines  x  =  ay  +  b,  z  =  cy  +  d  and  sin2 b  =  3sin 2q,  then  cos2 q  equals 

x  =  a¢y  +  b¢,  z  =  c¢y  +  d¢  are  perpendicular to  each  other  if  (a)  3/5  (b)  1/5 

(a)  aa¢  +  cc¢  =  –1  (b)  aa¢  +  cc¢  =  1  (c)  2/3  (d)  2/5.  (2004) 

a + c  = -1  a + c  = 1 .  28.  If  the  straight  lines  x  =  1  +  s,  y  =  –3  – ls,  z  =  1  + ls  and 
a¢ c¢  a¢ c¢ 
(c)  (d)  (2006)  t  , 

x =  y = 1 + t, z = 2 – t, with parameters s and t respectively, 

19.  The angle between  the lines  2x =  3y =  –z and  6x = –y  = –4z  are  coplanar,  then l  equals 

is  (a)  –1/2  (b)  –1  (c)  –2  (d)  0.  (2004) 

(a)  90º  (b)  0º  (c)  30º  (d)  45º. (2005)  y - 3  y - 4 
1  2
20.  The  plane x  +  2y  –  z  =  4  cuts  the  sphere  29.  The  lines  x-2 = = z - 4  and  x -1 = =  z - 5 
1 - k k 1 
x 2  +  y2   +  z2   –  x  +  z  –  2  =  0  in  a  circle  of  radius 
are  coplanar  if 

(a)  1  (b)  3  (c)  2  (d)  2.  (2005)  (a)  k  =  1  or  –1  (b)  k  =  0  or  –3 

x + 1 y 2-1 =  z - 2  (c)  k  =  3  or  –3  (d)  k  =  0  or  –1.  (2003) 
1 2 
21.  If  the  angle q  between  the  line  = and  the  30.  The  two  lines  x  =  ay  +  b,  z  =  cy  +  d  and 
x =  a ¢y +  b ¢, z =  c ¢y +  d will be perpendicular,  if and only 
plane  2x - y + lz + 4 = 0  is  such  that  sin q =  1 ,  the  value  if
3

of l  is 

84  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

(a)  aa¢  +  bb¢  +  cc¢  =  0  34.  The  shortest  distance  from  the  plane 
(b)  (a  +  a¢)  (b  +  b¢)  +  (c  +  c ¢)  =  0 
(c)  aa¢  +  cc¢  +  1  =  0  12x  +  4y  +  3z  =  327  to  the  sphere 
(d)  aa¢  +  bb¢  +  cc¢  +  1  =  0. 
x 2  +  y 2  +  z 2  +  4x  –  2y  –  6z  =  155  is 

(2003)  (a)  11 34   (b)  13 
(c)  39  (d)  26. 
a a2 1 + a 3  (2003) 
31.  If  b b2 1 + b 3 
= 0  and  vectors  (1, r , ar  2 ) , (1, r r  and  35.  Two  systems  of  rectangular  axes  have  the  same  origin.  If  a 
a b, b 2 )  plane  cuts  them  at  distance  a,  b,  c  and  a ¢,  b ¢,  c ¢  from  the 
origin,  then 
c c2 1 + c3 

(1, r cr  2 )  are  non­coplanar,  then  the  product  abc  equals  (a)  1 + 1 - 1 + 1 + 1 - 1  = 0 
c, a2 b2 c2 a¢2 b¢2 c¢2   

(a)  –1  (b)  1  (c)  0  (d)  2.  (2003)  1 1 1 1 1 1 
a2 b2 c2 a¢2 b¢2 c¢ 2 
32.  A  tetrahedron  has  vertices  at  O  (0,  0,  0),  (b)  - - + - - = 0 

A (1, 2, 1), B (2, 1, 3) and C (–1, 1, 2). Then the angle between  1 1 1 1 1 1 
a2 b2 c2 a¢2 b¢2 c¢ 2 
the  faces  OAB  and  ABC  will  be  (c)  + + - - - = 0 

(a)  cos –1(  17/31)  (b)  30° 

(c)  90°  (d)  cos– 1 (19/35).  (2003)  (d)  1 + 1 + 1 + 1 + 1 + 1  = 0.  (2003) 
a2 b2 c2 a¢2 b¢2 c¢2   
33.  The  radius  of  the  circle  in  which  the  sphere 

x 2  +  y 2  +  z 2  +  2x  –  2y  –  4z  –  19  =  0  is  cut  by  the  plane  36.  The  d.r.  of  normal  to  the  plane  through    (1,  0,  0),  (0,  1,  0) 
which  makes  an  angle p/4  with  plane  x  +  y  =  3  are 
x +  2y +  2z  +  7  =  0  is 

(a)  2  (b)  3  (a)  1, 2, 1  (b)  1, 1, 2 

(c)  4  (d)  1.  (2003)  (c)  1,  1,  2  (d)  2, 1, 1.  (2002) 

Answer  Key 

1.  (d)  2.  (b)  3.  (c)  4.  (a)  5.  (d)  6.  (c) 
7.  (c)  8.  (b)  9.  (a)  10.  (b)  11.  (b)  12.  (d) 
13.  (c)  14.  (b)  15.  (c)  16.  (b)  17.  (d)  18.  (a) 
19.  (a)  20.  (a)  21.  (b)  22.  (a)  23.  (d)  24.  (d) 
25.  (b)  26.  (a)  27.  (a)  28.  (c)  29.  (b)  30.  (c) 
31.  (a)  32.  (d)  33.  (b)  34.  (b)  35.  (c)  36.  (b)

Three Dimensional Geometry  85 

1.  (d) : For the  lines to  be  coplanar  Angle between line and  plane  (by definition) 

1 -1 -1  = sin-1 æ 1×1+ 2×2 + l×3 ö = sin -1 æç 5 + 3 l ö
1 1 -k =  0  ç ÷ ÷
k2 1 è 1+ 4 + 9 1+ 4 + l2 ø è 14 5 + l 2  ø

So,  (5 + 3l) 2  + 5  = 1 (sin2 q + cos2 q = 1) 
14(5 + l 2 ) 14 
Expanding,  we  get  1(1  +  2k)  +  1(1  +  k2   )  –  1(2  –  k)  =  0
Þ  k 2  + 1 + 2k  + 1 – 2 +  k  = 0 Þ (5 + 3l) 2  + 5 = 14 
Þ  k 2  + 3k  = 0 Þ  k(k  + 3) =  0 \  k =  0, –3  5 + l2 
So there  are  two  values  of k. 
Þ  (5 + 3l) 2  + 5(5 + l 2)   = 14(5 + l 2 )
2.  (b) : The planes are  Þ  25 + 30l  + 9l 2  + 25 + 5l 2  = 70 + 14l 2
Þ  30l + 50 = 70
4x + 2y + 4z = 16,  4x  + 2y  + 4z  = –5  Þ  30l  = 20 \ l  = 2/3 

Distance between planes =  16 - (-5) = 21 = 7  7.  (c) : We have  l = 1 , m = - 1 
42 + 22 + 42  6 2  2 2 

3.  (c) : Equation of  a  plane  parallel to  As l 2  +  m2   +  n 2  = 1,  we have  n2  = 1 Þ n =  1 
42
x –  2y  +  2z  – 5 =  0  and  at a  unit  distance from  origin   is  x  – 
We  take positive  values, so  n = 1 
2y  +  2z  +  k  =   0 2

Þ  |k| = 1 Þ |k|= 3  Þ c os q = 1 . \ q = 60°.  
3 2

\  x  –  2y  +  2z  –  3  =  0  8.  (b) :  Let the image be (a,  b,  c) 

or  x – 2y + 2z + 3  = 0  Thus by image formula, we  have 

4.  (a)  :  x - 1 = y + 1 = z - 1 = r1 
2 3 4

and x - 3 = y - k z a-1 = b-3 = c - 4 = -2 æçè 1 - 3+ 4 - 5 ö
1 2 1 1 -1 1 3 ø÷
= = r2 

or  2r 1  + 1 = r 2  + 3, 3r 1  – 1 = 2r 2  + k, 4r 1  + 1  = r 2 Þ  a - 1 = b - 3 = c - 4 = 2 
Þ 2r 1  – r 2  = 2, and 4r1   – r 2  = – 1  1 -1 1

– 2r 1  = 3  Þ r1 = - 3 and r2  = - 5  \  (a, b, c) = (3, 1, 6) 
2
Again the midpoint of A(3, 1, 6) and B(1, 3, 4)  is 

\ - 9 - 1 = - 10 + k Þ k = 10 - 11 =  9  (2, 2, 5) & the equation of the plane is x – y  + z  =5. 
2 22
As the point lies on the plane, so the plane bisects the segment 
5.  (d) : The  direction  ratios  of  the  line  segment  joining 
A(1, 0, 7) and B(1, 6,  3) is  (0, 6,  – 4).  AB.  But  it  does  not  explain  statement­1. 

9.  (a) : The  line  is  x - 2 = y -1 = z + 2 
3 -5  2 
The  direction ratios  of  the  given  line  is (1, 2,  3). 
As 1.0 + 6.2 – 4.3  = 0  we have  the lines  as perpendicular  The  direction  ratios  of  the  line  are  (3,  –5,  2). 

Also the midpoint of AB  lies on the given line, so statement  As  the  line  lies  in  the  plane  x  +  3y  – az  + b  =  0, 
1 and  statement  2  are  true  but  statement  2  is  not  a  correct 
explanation  of statement  1.  we  have  (3)(1)  +  (–5)(3)  +  2(–a)  =  0

Þ  –12 – 2a  =  0. \ a  =  –6 

Statement ‘2’ holds even if the line is not perpendicular. This  Again  (2,  1,  –2)  lies  on  the  plane
situation  is  possible. 
Þ  2 +  3  +  2a  + b  =  0

6.  (c)  :  x - 0 = y - 1 = z - 3  Þ b  =  –2a  –  5  =  12 –  5 =  7 
1 2 l 
Hence  (a, b)  is  (–6,  7).
x +  2y  +  3z  =  4 

86  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

uuur  Then  cosa = 3 = 1  . 
10.  (b) : Let  the  vector  PQ  be  (x1  –  x2,  y1  –  y2,  z1  –  z2)  9 + 9 + 9 3

we  have  x1  –  x2  =  6  Second  method 
y1  –  y2  =  –3 
z1  –  z2  =  2  If direction cosines of L be  l, m, n, then 

Length  of  PQ  2l + 3m +  n = 0,  l + 3m + 2n = 0 
PQ = (x1 - x2 )2 + ( y1 - y2 )2 + (z1 - z2 ) 2 
After  solving,  we  get,  l = m = n
= 62 + 32 + 22  = 36 +uu9ur+  4 = 7 3 - 3 3 
The  direction  cosines  of  PQ are 
\ l : m : n = 1 : - 1 : 1 Þ cosa = 1  . 
3 33 3 

14.  (b)  :  ar = iˆ + ˆj + kˆ ,  r  iˆ - ˆj + 2 kˆ and 
[crar =brxiˆcr+ ] b=

x1 - x2 y1 - y2 z1 - z 2  (x - 2) ˆj - kˆ 
PQ PQ PQ = 0 
, , 

1 1 1 

6 3 2  1 -1 2 = 0 
i.e., 7 , - 7 ,  7 
x x - 2 -1 

11.  (b) : As the  lines intersect,  Þ 1(1 – 2x +  4) –1 (–1 – 2x) + 1 (x – 2 + x) = 0
we  have 
which on  solving given  2k 2  +  5k –  25 =  0 Þ 5 – 2x +  1 +  2x + 2x – 2 = 0
Þ  2k 2  + 10k  – 5k  – 25  = 0
Þ  2k(k + 5) – 5(k  + 5) = 0 Þ  x  =  –  2. 
Þ  (2k – 5) (k + 5) = 0 
15.  (c) : Centre of sphere º (3, 6,  1) 

Let the other end  of diameter is (a, b, g) 

\ k = - 5,  5  3= a + 2  Þ  a =4 ,  6 = b + 3  Þ b = 9 
2  2 2

1 = g + 5 Þ g = -3. 
2

12.  (d) : The  equation  of  the  line  passing through  16.  (b) : Let required  angle is q 
(3, b, 1) and (5, 1, a)  is 
Q p p4 then
x - 5 y - 1  z - a  l = cos 4 , m = cos n = cos q
2 = 1 - b = a - 1 = m (say) 
We know that l 2  +  m2   + n2   = 1

The line  crosses the  yz  plane where x  = 0,  i.e.  Þ  cos2 p + cos2 p + cos2 q = 1 
4 4

- 5 = 2 m \ m = - 25  Þ  1 + 12 + cos2 q = 1 
2
1 = 17 
Again  y = m (1 - b) + 2  Þ  cos2  q =  0 Þ q = p/2 
Thus required angle is p/2. 
Þ - 5 (1 - b) + 1 = 17  Þ - 5 (1 - b) = 15 
2 2  2 2 
17.  (d)  :  Image  of  point  (x¢,  y¢,  z¢)  in 
Þ (1 - b) = -3 \ b = 4  ax +  by  +  cz  +  d  =  0 is  given  by 

Again  z = m( a - 1) + a = - 13  x - x¢ = y - y¢ = z - z ¢ = -2(ax¢ + by¢ + cz¢ + d ) 
2  a b c  a2 + b2 + c2 

5 - 123   3 5 - 123   Þ  x +1 = y - 3 = z - 4  = -2(-1 - 6) 
2 2 2 1 -2 0 5 
Þ - ( a - 1) + a = Þ - a + =

Þ - 3 a = -9 Þ a = 6  \  x = 9 , y = -51 3 , z = 4 
2  5

iˆ ˆj  kˆ   18.  (a) :  Fact  :  Two  lines  x - x1 = x - y1 =  z - z1  
13.  (c) : Direction of  the  line,  L =  2 3 1  a1 b1 c 1 

1 3 2  and  x - x2 = y - y2 =  z - z2  
= 3iˆ - 3 ˆj + 3k ˆ .  a2 b2 c2 

are ^  if  a 1a   2  +  b 1  b 2  +  c 1c  2   =  0

Three Dimensional Geometry  87 

Given  lines  can  be  written  as  x-b = y  =  z - d  ...(i)  23.  (d)  :  Centre  of spheres  are  (–3,  4,  1)  and  (5,  –2,  1) 
a 1  c ...(ii) 
M (1, 1, 1) 
x - b¢ y  z - d ¢
and  a¢ = 1  = c¢  C1   (–3, 4, 1)  C2   (5, –2, 1) 

As  lines  are  perpendicular using  mid  point  in  the  equation 
2ax –  3ay  +  4az  + 6  =  0
\  a  a¢  +  1  +  c  c¢  =  0 Þ  2a  –  3a  +  4a  +  6  =  0 Þ  a  =  –2. 

Þ  a  a¢  +  c  c¢  =  –1 

19.  (a)  :  From  given    line  24.  (d)  :  Equation  of  the  plane  of  intersection  of  two  spheres 
S1   =  0  =  S2   is  given  by S 1  –  S2   =  0
x = y = z and  x = y  = z
3 2 -6 2 -12 -3    Þ  10x  –  5y  –  5z  =  5

cos q = a1a2 + b1b2 + c1c2   

a12 + b12 + c12 a22 + b22 + c22   Þ  2x  –  y  –  z  =  1 

cos q = 6 - 24 + 18  = 0  25.  (b)  :  Given  AB  =  x = y + a  =  z
1 1 1 
32 + 22 + (-6)2 22 + (-12)2 + (-3)2 

\ q  =  90º.  CD  :  x+a = y  =  z
2 1 1 

20.  (a)  :  Centre  of  sphere  is  1/2,  0,  –1/2  Let P º  (r, r – a, r) and  Q = (2l –  a, l, l) 
R  =  Radius  of  sphere  is  g 2 + f 2 + w2  - c Direction ratios of PQ are r – 2l + a, r – l – a, r – l 
According to question  direction  ratios  of 
= 1 + 1 + 2  \ R =  5  PQ  are  (2,  1,  2) 
44 2 

d  = ^  distance  from  centre  to  the  plane  is  equal  to  \ r - 2l  + a = r -l -a =  r-l
2 1 2 

(i) (ii ) (iii) 

1 + 0 + 12  - 4  3  . (ii) and (iii) Þ r – l = 2a  ...(1) 
2 6 
d = ,  d = (i) and (iii) Þ l  =  a  r = 3a, l  =  a

12 + 22 + 12   \ p º  (3a, 2a,  3a) and Q º  (a, a, a). 

\  Radius  of  the  circle  26.  (a)  :  Let  x 1 ,  y 1,    z 1  be  any  point  on  the  plane 
=      Radius  of  sphere  –  perpendicular  distance  from  centre  of  2x  +  y +  2z  – 8  =  0
sphere  to  plane
\  2x 1  +  y1    +  2z1    –  8 =  0
r nr1 
( ) =æ 5 ö2  - 9 = 15 - 9  = 1.  y  +  2z  =  8  y  1,   a× a× = d1 
çè 2 ø÷  6 66 (x 1,   z 1)   r =
n2
2x  +  d2 

21.  (b) : Angle between the line and plane  90–q  Normal of  4x  +  2y  +  4z  +  5  =  0 
is  same  as  the  angle  between  the  line  line plane 
and  normal  to  the  plane  q 

\ cos(90 - q) = a1a2 + b1b2 + c1c2    Plane 

a12 + b12 + c12 a22 + b22 + c22   2(2x + y + 2z - 8) + 21  21 7 
==
\  d  =  42 + 22 + 4 2  6 2 

Þ 31  = (1´ 2 + 2 ´ (-1)) + 2  l 27.  (a) : If a line makes the angle a, b, g with x, y, z axis respectively 
12 + 22 + 22 22 + 12 + l 
then 
Þ l =  5 .  l 2  +  m 2  +  n 2  =  1
3
r nr - Þ  2l 2  +  m2    =  1  or  2n 2  +  m2    =  1
22.  (a)  :  d  = a × d  Þ  2  cos2  q =  1  –  cos 2b  (a  = g  = q) 

n 2  cos 2q  =  sin2  b
Þ  2  cos2  q  =  3  sin 2q  (given  sin2  b  =  3  sin 2q)
\d= (2i - 2 j + 3k ) × (i + 5 j + k ) - (-5)  Þ  5  cos 2q  =  3 

12 + 52 + 12   , 

28.  (c)  :  From  the  given  lines  we  have 

d = 10  .  x -1 = y+3 = z - 1  ...  (A) 
3 3  1  l l  = s 

88  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

and  x - 0 =  y - 1  =  z - 2 ...(B)  32.  (d) :  Concept using  angle between  the  faces  is  equal  to  the 
1 2  -2    angle  between  their  normals. uuur uuur 
\  Vector  b  to  the  face OAB  is  OA ´ OB
As  lines  (A)  and  (B)  are  coplanar
=uu ur5i  u–u urj   –  3k  and  vector  b  to  the  face  ABC  is 
1 -4 -1  AB ´ AC =  i  –5j  –  3k
\  1  -l l =  0
\  Let q  be  the  angle  between  the  faces  OAB  and  ABC
1 2 -2  (5i - j - 3k) . (i - 5 j - 3k ) 
Þ  (2l  –  2l)  +  4(–2  –l)  –1(2  + l)  =  0
\  cos q  =  5i - j - 3k i - 5 j - 3 k
Þ  5l  =  –10 \ l  =  –2 

29.  (b)  :  Using  fact,  two  lines  19 \ q = cos -1 æè 19 ö
cos q  =  35ø 

x- x1 y- y1 z- z1    35 

= and  33.  (b)  :  The  radius  and  centre  of  sphere 
a1 b1 c1 
x 2  +  y 2  +  z 2  +  2x  –  2y  –  4z  –  19  =  0  is 

x - x2 = y - y2 =  z - z 2  are  coplanar  if  12 + 12  + 4 + 19 =  5  and  centre  (–1,  1,  2) 
a2 b2 c2 
PB ^  from  centre  to  the  plane 
x2 - x1 y2 - y1 z2 - z1  
a1 b1 c1   =  0 - 1 + 2 + 4 + 7 
a2 b2 c2  =  4 

1 -1 -1  1 + 22 + 22 
Þ  1 1  - k  =  0 Now  (AB) 2  =  AP2   –  PB2   
=  25 –  16 
k 2 1  =  9
\  AB  =  3 
Þ  k 2  +  3k  =  0  34.  (b)  :  In  order  to  determine  the  shortest  distance  between 
the  plane  and  sphere,  we  find  the  distance  from  the  centre 
k  =  0  or  k  =  –3  of  sphere  to  the  plane­Radius  of  sphere 

30.  (c)  :  Given  lines  can  be  written  as  –2, 1, 3 

x - b = y - 0 =  z - d  and 
a 1  c

x - b¢ = y - 0  = z - d 
a¢ 1  c¢

\  Required  condition  of  perpendicularity  is 

aa¢  +  cc¢  +  1  =  0  r r  12x + 4y + 3z – 327 = 0 
(1, b, b 2 ) , 
31.  (a)  :  As  vectors  (1, r ar  2 ) ,  (1, r cr  2 )  are  non  \  Centre  of  sphere  is  (–2,  1,  3) 
a, c,

coplanar. P  Required distance  is  (2)2 + 12 + 32  + 155 
1  a a 2  A  B - 24 + 4 + 9 - 327 
...  (A)  -
\  1  b b 2  ¹  0  122 + 42 + 32 

=  26 –  13 = 13  units. 

1  c c2  35.  (c)  :  Now  equation  of  the  plane  through  (a,  0,  0)  (0,  b,  0) 
(0, 0,  c)  is
a a2 a 3  + 1 
now  b b2 b 3  + 1  =  0  x y z  ...(*)
c c2 c3  + 1  Þ + + = 1 

x­Intercept y­Intercept z­Intercept 

On  solving,  we  get x y z 
1  a a 2  Þ  + +  =  1 

Þ  (1  +  abc)  1  b b 2  =  0 abc
1  c c 2 
So  the  distance  from  (0,  0,  0) to  this  plane  to  the  plane  (*) 

is  given  by 

d 1  =  0 + 0 + 0 - 1  1 
= 1 + 1 +  1 
Þ  (1  +  abc)  =  0  by  using  (A)  a2 b2 c2 
1+1+1
a2 b2 c2

Three Dimensional Geometry  89 

Similarly,  d2    =  1  36.  (b)  :  Let  DR’s  of  normal  to  plane  are  a,  b,  c
1 1 1 
z  a¢2 + b¢2 + c¢ 2  \  a(x  –  1)  +  b(y)  +  c(z)  =  0  ...(*)

Þ  a(0  –  1)  +  b(1)  +  c(0)  =  0 

(0, 0, c )  (by  using  (0,  1,  0)  in  (*))
or (0, 0, c¢ ) 
(0, 0, 0)  Þ  –  a  +  b  =  0 Þ  a  =  b 

Also  angle  between (*)  and x + y +  0z =  3  is p/4

d = ?  \  p 
cos  = 
k  4
(a , 0, 0) 
or (a¢ , 0, 0)  ax  +by  +cz  =1    a+a = 2 a 

(0, b , 0)  12 + 12 a2 + b2 + c2 2 2a  2 + c2 

y  or (0,b¢,  0) 

Now  d1    =  d2    given  (as  origin  is  same) Þ  2a2    +  c 2  =  4a 2
Þ  c  =  ±  2  a
1  1  \  DR’s  a,  b,  c  i.e.  a,  a,  ±  2a
Þ  =  \  Required  DR’s  are  1,  1,  2  or  1,  1,  –  2 
1 1 1  1 1 1  Hence  1,  1,  2  match  with  choice  (b)
a2 + b2 + c2  a¢2 + b¢2 + c¢2 

1 1 1 1 1 1 
Þ  a2 + b2 + c2 - a¢2 - b¢2 - c¢ 2  =  0 

90  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

CHAPTER  VECTOR ALGEBRA

14 

® ^ ^  ® ^ ^ ^  (a)  - i^ + j^ - 2 k^  (b)  2 i^ - j^ + 2 k^ 
1.  If  the  vectors  AB = 3 i + 4 k and  AC = 5 i - 2 j + 4 k are  the  (c)  i^ - j^ - 2 k^  (d)  i^ + j^ - 2 k^ 

sides of a triangle ABC, then the length of the median through  (2010) 

A is  ar = i^ - j^+ 2k^, r 2i^+ 4 j^+ 4k^ and  cr = l i^+ j^ + m k^
b
(a)  45  (b)  18  (c)  72  (d)  33  7.  If the vectors  =

(2013)  are  mutually orthogonal,  then (l, m)  = 

® ^ ^  (a)  (–3, 2)  (b)  (2, –3) 

2.  Let  AB = 3 i + 4 k be  two  unit  vectors.  If  the  vectors  (c)  (–2, 3)  (d)  (3, –2)  (2010) 
r
r = a^  + 2 b^  and  d = 5 a^  + 4 b^  are  perpendicular  to  each  other,  8.  Let  r j^ - k^ and cr = i^ - j^ - k^  .  Then  the  vector    satisfying 
c a=

then the angle between  is  rrr ar × r
a´b+c =0 b
p  p  p  p  and = 3 is
3 4 6 2
(a)  (b)  (c)  (d)  (a)  - i^ + j^ - 2 k^  (b)  2 i^ - j^ + 2 k^ 

(2012)  (c)  i^ - j^ - 2 k^  (d)  i^ + j^ - 2 k^ 

uuur r uuuur r (2010) 
AB q, AD = p
3.  Let  ABCD  be  a  parallelogram  such  that  = and If the vectors  ar = i^ - j^+ 2k^, r 2 i^+ 4 j^+ 4k^  and  cr =
ÐBAD  be  an  acute  angle.  If rr is  the  vector  that  coincides  b= l i^ + j^ + m k^
9. 

with  trrh ies  aglitviteund eb yd irected  from  the  vertex B  to  the  side AD,  are  mutually orthogonal,  then (l, m)  = 
then
r ×rqr) pr (a)  (–3,  2)  (b)  (2,  –3) 
3(rp
(a) r r æ r r ör (b)  r r (c)  (–2,  3)  (d)  (3,  –2)  (2010) 
r q èç pr × qr ø÷ p r -3q 
= - p× p = + (p × p) r vr, wr  are non­coplanar
u,
r ×rqr) pr 10.  If  vectors and p, q are real numbers, 
3(rp
r r r r æ rr ör then the  equality r r qur ] =
(c)  r = 3q  - (d) r -q èç pr × qr ÷ø p (2012)  [3ur r pwr ] r w r r qv
(p × p) = + p×p pv - [ pv qu ] - [ 2w 0 holds  for 

4.  If  r = 1  æ 3 i^ + k^ ÷øö  and  r 1 æ 2 i^ + 3 ^j - 6 k^ ø÷ö ,  then  the  value  (a)  exactly  two  values  of  (p,  q) 
a 10 èç b= 7 çè (b)  more  than  two  but  not  all  values  of  (p  ,  q) 
(c)  all  values  of  (p,  q) 
r br) 2br) ûù is 
of ( r - b ) × éë( r ´ ´ ( r + (d)  exactly  one  value  of  (p,  q)  (2009) 
2a a a r r r 

(a)  5  (b)  3  (c)  –5  (d)  –3  11.  Tarh=e 8brn aonnd­ zcre =ro- 7brv.e  cTthoerns   a, b  and c  are  rrelaterd    b y 
(2011)  the angle  between  a and c  is 

5.  The  vectors  ar and r are  not  perpendicular  arndr  cr and r are  (a) p  (b)  0  p  p 
6.  b rr r r d the  (c)  4 (d)  2
b ´ c = b ´ d
two  vectors  satisfying  : and  a × d = 0. Then  (2008) 

vector r  is  equal  to  12.  The vector  ar = a i^  + 2 j^  + ^ 
d nd  r 
r c= ^  ^  b k lies in the plane of the vectors 
(a) r + æ br r ö r (b) r - æ r r ö r r  i^  + j^  a and  bisects  the  angle  between 
b èç a × cr ø÷ c c çè ra × cr ø÷ b b= j+ k
× b a × b r
r b and cr  . Then which one of the following gives possible values 
r br r r r r r
(c) b - æ a × cr ö r (d) c + æ ra × cr ö b (2011)  of a and b? 
çè × b ÷ø c çè a × b ø÷ satisfying  (a) a = 1, b  = 1 
(c) a = 1, b  = 2 
Lret rar = j^ - k^ ananddar cr× br==i^ - j^ - k^  . Then the vector r  (b) a = 2, b  = 2  (2008) 
r 3 is b (d) a = 2, b  = 1 

a´b+c =0

Vector Algebra  91 

13.  If  uˆ and  vˆ  are unit vectors and q is the acute angle between  (a)  2  (b)  2 
3  3 
them,  then  2uˆ ´ 3v ˆ  is  a  unit  vector  for 
1  (d)  2 3 2 . 
(a)  no  value  of q  (c)  3  (2004) 

(b)  exactly  one  value  of q  r r r  r r  r 

(c)  exactly  two  values  of q  22.  Let  u, v,  wr   be  sucrh   that  u = 1, v r=  2,  w r=  3.  Irf  thre  

(d)  more  than  two  values  of q  (2007)  projection  v  along  u  is equal to that of rw  arlongr  u  and  v,  w 

14.  The  values of  a,  for  which  the  points  A,  B, C  with  position  are  perpendicular  to  each  other  then  u - v + w equals 
vectors  2iˆ - ˆj + kˆ, iˆ - 3 ˆj - 5k ˆ  and  aiˆ - 3 ˆj + kˆ  respectively are 
(a)  14  (b)  7  (c)  2  (d)  14. 

the  vertices  of  a  right­angled  triangle  at  c  are  (2004) 

23.  r r r  are  nron­corplanrar  verctorsr  and is  a real number, 
(a)  2  and  1  (b)  –2  and  –1  If  a, b ,  c  l r 

(c)  –2 and  1  (d)  2  and  –1.  (2006)  then the vectors  a + 2b + 3c, lb + 4c  and  (2l -1)c are non­ 
rr r r r
15.  If  (a ´ b ) ´ c r (b ´r cr ) ,  wbrh× ecrr ¹e 0ar, , b  and cr   are  any  three  coplanar  for 
vectors  such  = a´ r b ¹ 0, r and cr  
that  a× then  a are  (a)  all  except  two  values  of l 

(a)  inclined  at  an  angle  of p/3  between  them  (b)  all  except  one  value  of l 

(b)  inclined  at  an  angle  of p/6  between  them  (c)  all  values  of l 

(c)  perpendicular  (d)  no  value  of l.  (2004) 

(d)  parallel.  (2006)  24.  A particle is acted upon by constant forces  4iˆ + ˆj  -  3k ˆ  and 
3iˆ + ˆj  -  kˆ  which  displace  it  from  a  point  iˆ + 2 ˆj + 3 kˆ  to 
16.  If  r r r  are  non­coplanar  vector  and l is  a  real  number 
a, b ,  c  r r r r
b ) l 2 b b b ùû
then  éël ( r + r ûù = éëar + cr  for  the  point  5iˆ + 4 ˆj  +  kˆ.   The  work done  in standard  units  by 
a lc

(a)  no  value  of l  the  forces  is  given  by 
(a)  25  (b)  30 
(b)  exactly  one  value  of l  (c)  40  (d)  15. 

(c)  exactly  two  values  of l  r r r  (2004) 

(d)  exactly  three  values  of l.  (2005)  25.  Let  a, b   and  c  be  three  non­zero  vre ctorsr  such  that  no  two 

17.  Let a, b and c be distinct non­negative numbers. If the vectors  of  these  are  collinear.  If  the  vector  a + 2 b is  collinear with 

aiˆ + aˆj + ckˆ, iˆ + kˆ  and  ciˆ + cˆj + bkˆ  lie  in  a  plane,  then  c  is  r  r r  r 
c  and  b + 3c  is  crollinera r  with  a (l  being  some  non­zero 
(a)  the  arithmetic  mean  of  a  and  b  r

(b)  the  geometric  mean  of  a  and  b  scalar)  then  a + 2b + 6 c equals 
r  r  r 
(c)  the  harmonic  mean  of  a  and  b  (a)  l c (b)  lb (c)  l a (d)  0. 

(d)  equal  to  zero.  (2005)  (2004) 
r
18.  Let  r  iˆ - kˆ, b = xiˆ + ˆj + (1- x) kˆ  and  26.  r r , cr   are  three  vectors,  s uch  t h a t  rr cr = 0, 
a= r a, b cr | = 3,  then  rr r r r a +b +
b ,  r a×b + b × c
r  yiˆ + xˆj + (1+ x - y ) kˆ .  Then  éëar, cr ûù depends  on  |b | = 2, | + c× ar  is  equal to 
c=

(a)  only x  (b)  only y  (a)  –7  (b)  7  (c)  1  (d)  0. 

(c)  neither  x  nor  y  (d)  both x  and  y.  (2005)  (2003) 

19.  For  any vector  r  the  value  of  ( r ´ iˆ)2 + r ˆj )2 + ( r  kˆ ) 2  27.  The vectors  uuur  3iˆ + 4k ˆ  and  uuur  5iˆ - 2 ˆj + 4 kˆ  are the sides 
a ,  a (a ´ a´ AB = AC =

i(sa )e  qaur  a2 l  to  (b)  3ar  2  of  a  triangle  ABC. The  length  of  the  median  through  A  is 
(c)  4ar  2  (d)  2ar  2 . 
(a)  72  (b)  33  (c)  288  (d)  18. 

(2005)  (2003) 

20.  If  C  is  the  mid  point  of  AB  and  P is  any  point  outside AB,  28.  Let  ur = iˆ + ˆj,  vr = iˆ - ˆj  and  wr = iˆ + 2 ˆj + 3kˆ .  If  nˆ  is  a  unit 
vector  such that  ur × nˆ = 0  and  vr × nˆ = 0 ,  then  | wr × nˆ |  is  equal 
then uur uur uuur  uur uur uuur r 
(a)  PuuAr + uPuBr + PuCuur=  0  (b)  PuuAr + PuuBr + 2PuCuur=  0  to 

(c)  PA + PB = PC (d)  PA + PB = 2 PC (2005)  (a)  1  (b)  2  (c)  3  (d)  0. 

r r r  r r rwr   (2003) 
ur, v
21.  Let  a, b and  c  be  non­zero  vectors  such  that  29.  Ifr  +v  arnd  vra)r´e  (vrt h-rwer e)   non­cop lana r  vectors,  t h e n 
rr (u equals 
(a ´ b) ´ r 31cr    , brthecrn    ars. i nIqf qe qisu athlse  acute angle between  the  - w) × (u - vr 
vectors  r c= r r wr  r r
and (a)  u × v ´ (b)  u × w ´
b
(c)  3u × r ´ wr  (d)  0.  (2003)
u

92  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

30.  Consider A,  B,  C  and  D  with  position  vectors  7iˆ - 4 ˆj + 7kˆ ,  34.  If  | r | = 5, | r | = 4, | cr | = 3  thus  what  will  be  the  value  of 
a b
r r r
iˆ - 6 ˆj + 10kˆ ,  -iˆ - 3 ˆj + 4k ˆ  and  5iˆ - ˆj + 5k ˆ  respectively. Then  r × b + b × r + r × ar  ,  given  that  r + b + cr = 0 
a c c a

ABCD  is a  (a)  25  (b)  50  (c)  –25  (d)  –50. 
(a)  rhombus 
(2002) 
(b)  rectangle  br, rcr   r
r r b cr =
(c)  parallelogram  but not  a  rhombus  35.  If  a, are  vectors  show  t h a t  a + + r  0  and 
r 5, cr  = 3  then angle  b  and  cr  
(d)  square.  (2003)  a = 7, b = between  vector 
r r
31.  If r ´ b = b ´ r = r ´ ar   then r + r + cr  = is 
a c c a b

(a)  abc  (b)  –1  (c)  0  (d)  2.  (a)  60º  (b)  30º  (c)  45º  (d)  90º. 

(2002)  (2002) 

32.  ar = 3iˆ - 5 ˆj  r  6iˆ + 3 ˆj  are two vectors and  cr   is a vector  36.  If  r r cr   are  vectors  such  that [ar r cr ] = 4  then
r =anard  ´bbr = r a, b,  b
b r rr
such  that c then  r : : cr   = [ar ´ b b´c r ´ ar ] =
a c

(a)  34 : 45 : 39  (b)  34 : 45 : 39  (a)  16  (b)  64  (c)  4  (d)  8. 

(c)  34  :  39  :  45  (d)  39  :  35  :  34.  r (2002) 
b
r (2002)  37.  If  ar  = 4, = 2  and the angle between  ar   and  r  is  p  then
b b  6
r (ar ´
33.  3lc + 2m ) = 0  then  ( ar ´ r ) 2  is  equal  to 
b
(a)  3l  +  2m = 0  (b)  3l =  2m 
(a)  4ar8    (b)  16 
(c) l = m  (d) l + m  =  0.  (2002)  (c)  (d)  none  of  these  (2002) 

Answer  Key 

1.  (d)  2.  (a)  3.  (d)  4.  (c)  5.  (b)  6.  (a) 
7.  (a)  8.  (d)  9.  (a)  10.  (a)  11.  (a)  12.  (a) 
13.  (b)  14.  (a)  15.  (d)  16.  (a)  17.  (b)  18.  (c) 
19.  (d)  20.  (d)  21.  (d)  22.  (a)  23.  (a)  24.  (c) 

25.  (d)  26.  (a)  27.  (b)  28.  (c)  29.  (a)  30.  (*) 
31.  (c)  32.  (b)  33.  (b)  34.  (a)  35.  (a)  36.  (a) 
37.  (b)

Vector Algebra  93 

1.  (d) :  uuuur = 1 ( uuur + uuur  Also  r r Þ  2l +  4 +  4m  =  0 
AM AB AC)  b and c  are orthogonal

2 Solving  the  equation we  get l = –3, m  =  2. 
r r
= 1 {(3, 0, 4) + (5, - 2, 4)}  8.  (d) : We  have  r mb r = r b cr ]  for scalars  l, m,  n. 
2 [la nc ] lmn[a
r rr rr ar br]
= 1 (8, - 2, 8) = (4, - 1, 4)  Also [a b c] = [b c r = r (cyclic) 
2 a] [c
uuuur 
And rrr r cr br]  ( Interchange  of any  two  vectors) 
\ AM = 42 + 12 + 42  = [a b c] = -[a

33 r r r r r r r r r 
[3 u pv pw] - [ pv w qu] - [2w qv qu] = 0 
r r
2.  (a) :  c = a$ + 2b$ , d = 5a$ - 4b$  Þ 3p2 r r r - r r r + 2q2 [ur r wr ] = 0 
[u v w] pq[u v w] v
\ cr ∙dr = 0 Þ (a$ + 2b$)∙ (5a$ - 4b$) = 5 - 4b$∙a$ + 10b$∙a$ - 8
Þ (3 p2 - pq + 2q2 )[ur r wr ] = 0  wr ]
r vr, wr  are  v r
u, r v
Þ 6 b$∙a$ - 3 = 0 Þ b$∙a $ = 1  \ q = p As  non­coplanar, [u ¹ 0 
23
Hence 3p2   –  pq  +  2q 2  = 0,  p, q Π R 
uuur uuuur
3.  (d)  : rr = BA + AQ As a quadratic  in p, roots are real

r uuur uuuur  Þ  q 2  – 24q 2 ³  0 Þ  –23q 2 ³  0

= - q + projection of BA across AD Þ  q2  £  0 Þ  q =  0 
rr r
= - r + ((ppr∙q∙pr) ) p And thus p  = 0 
q

r r r Thus (p,  q) º  (0,  0)  is  the  only possibility. 
b) b) + 2b )}
4.  (c)  :  r - × r ´ ´ r 9.  (a)  :  We  have ar ´ r + cr = 0
(2a {(a (a b

rr rr r rr r Multairp´ly(iarn´gb rv)e+carto´ricra =lly0  with , we  have 
= (2a - b)× {(a ´ b ) ´ a + 2(a ´ b ) ´ b}
r r r r r r rr r rr r rr
= (2a - b )× {(a × a) b - (a × b )a + 2(a × b)b - 2(b × b )a} r rr r rr r cr =
(a b )a (a a)b a
rr r r rr rr Þ × - × + ´ 0
= (2a - b)×(b - 2a) = - 4a × a - b ×b = - 5
r cr = j^- k^ ) (i^ j^- k^ ) = -2 i^ - j^- k^ 
ar × r a ´ ( ´ -
b r 
5.  (b) :  ¹ 0 (given) Thus,  3( j^- k^ ) - 2b - 2 i^- ^j - k^ = 0

ar × r = 0 r r r r \ r  - i^+ j^- 2 k^ 
d d (b (b d) b=
r r
Now,  b ´ r = b ´ Þ r ´ ´ r = ar ´ ´ 10.  (a)  :  ar = i^- ^j + k^  ,  r  i^+ j^+ k^  , 
c a c) b=

rr r rr rrr (ar .br)dr 2 2 4 4
(a.c)b (a.b)c (a.d)b
Þ - = - Acarr l=asnol di^br +cra aj^n+rdem  cork^ ratrheo ogrotnhaolg  o  Þnal arÞ× cr  2=l0  +g 4iv  +in g4ml  =–  01  +  2m =  0 

Þ rr r rr r + (ar.br)cr 
Þ d(ra=.b-)d(a(r=ar× -.crbr()) abr.c+)cbr

r r cr = Solving  the  equation we  get l = –3, m  =  2. 
a b
6.  (a)  :  We  have  ´ + 0 11.  (a)  :  ar = r
8 b
Multarip´ly(iarn´gb rv)e+carto´ricra =lly0  with ar ,  we  have  carr  =an-d7 b brr 
rr rr are  parallel  and  r and cr   are  antiparallel. 
r b )a r a)b r cr = b
Þ (a × - (a × + a ´ 0 HTheunsc ea rthaen da ncrg   lea rbee tawnteiepna raarllaenl.d  cr   is p. 

r ´3(cr j^=- (k^j^)--k^2)br´ -( i^2-i^ j^- k^ ) = -2 i^ - j^- k^ 
a - ^j - k^ = 0
Thus,  r  r cr  .  ar  
a  b
r  i^+ j^- k^  12.  (a)  :  r lies  in the  plane  of  and Also  bisects  the 
b= b r
\ - 2 r  angle  and r  Thus  r = l(b + r 
ar = b= c .  a c ) 
7.  (a)  :  i^- ^j + 2 k^  ,  2 i^+ 4 ^j + 4 k^  ,  cr = l i^+ j^+ m k^
æ^ ö^  ^  æ ^ ö^  ^ 
r r Þ r × cr = 0 giving ^ ^  ^  lçi + ^ + j + k ÷ = l ç i + 2 j + k ÷
a and c  are orthogonal     a
a i + 2 j + b k = j

l –  1 +  2m  =  0  è2 2  ø  è 2  ø

94  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

on comparison,  l = 2a, l = 2 and  l = 2 b  19.  (d)  :  Let  ar  = a1i + b1 j + c1 k r  r
Thus a = 1 and b = 1  ar 2r  = a12 + c12   a´i
\ (a ´ ra12 + b12 + c12   \ = - b1k + c1 j
\ i ) 2
ar=  ´b12ˆj )+ 2 c12  
13.  (b)  :  | 2uˆ ´ 3vˆ |= 1 Þ  6 | uˆ || vˆ || sin q |= 1 Þ sin q = 1  Similarly  ( =
6
(ar  ´ kˆ ) 2 = a12 + b12  
2uˆ ´ 3v ˆ is  a  unit  vector  for  exactly  one  value  of q. 
uuur uuur 
14.  (a)  :  Now  CA × CB = 0  r iˆ)2 r ˆj )2 (ar ´ kˆ )2 2( a12 b12 c12  ) 
\ ( a ´ + (a ´ + = + +
= 2ar 2 . 

(2 iˆ  - ˆj  + kˆ ) 

20.  (d)  :  Let  P is  origin  P(0) 

Let  uur r  uur r
PA = a,  PB = b

\ uuur  rr
PC = a + b 

( aiˆ  - 3 ˆj  + kˆ )  2  ® ®  ® ® 
A(a)   a + b  B(b) 
uur uur ar  r C
PA + PB = b
B  ( iˆ  - 3 ˆj  + kˆ )  C  Now  + 2

uur  r r uuur 
whereu uCr A = (2 - a)iˆ - 2 ˆj   a +2 b øö÷ 2 PC . 
and  CB = (1 - a)iˆ - 6kˆ   = æ =
2èç

Þ  a 2  –  3a  +  2  =  0 Þ  (a  –  2)(a  –  1)  =  0 rr r 1  b c ar  (As  given)
a´b c
Þ  a  =  1,  2  r r ( ) 21.  (d)  : ´ =
´b ´(b ´
Grivern r(ar r r r r 3  r
15.  (d)  :  )r´ c =a Þ  c )  r rr b
Þ  r r r r b b ×c ar  1  r r
(b ×c )ar = (a × b ) c r = r  ( ) Þ ( a × c ) - =  3  c a 
r r l1a l 2 c
r
Þ  (arl   1|| =crb   × c ,l2  = a × b are scalar quantities)  Þ  r × cr  =  1  b r Þ  cos q =  –1/3 
-b c 


16.  (a)  :  From  given  sin q  =  8 2 2 

r rr r r r  r 93
2 ( r b (lb ´ lc ) a × (b + c ) ´ b rr r wr  
l a + ) × = v ×u u × r wr = 
v
l 2 ar r r r r r r (cr ´ r 22.  (a):  Given  = and  × 0 
(lb lc ) l2b (lb c) a b )  uu
Þ × + + × ´ = ×

Þ l4 [a b c] = - [a b c] Þ l4  + 1 =  0  Also ur   =  1,  vr   =  2,  wr   =  3 

Þ (l2 )2  + 1 =  0 D  <  0 Now  r - r + wr  2 
u v

Þ  No  value  of l  exist  on  real  axis.  =  r 2 + r 2 + wr 2 - r × r - r × r + r × wr  
u v 2u v 2v w 2u
17.  (b) : We are given that points lies in the same plane. We know 
that  the  vector  L,  M,  N  are  coplanar  if  =  1 +  4  +  9  +  0  =  14 

23.  (a)  :  Using  the  condition  of  coplanarity  of  three  vectors

r r  a a c  12 3 

L × (M ´ N ) = 0  Þ 1 0 1 = 0 Þ c = ab  \  0 l 4  =  0

ccb 0 0 2l - 1
\  C  is  G.M.  of  a  and  b. 

18.  (c)  : [a, b, c] = r r cr )  = a1 a2 a3    Þ l  =  0,  . 
a × (b ´ b1 b2 b3  

c1 c2 c3  r r r 

1 0 -1  24.  (cr) : Trotal fro rce  F = F1 + F2 = 7i + 2j – 4k and displacement 
d = d2 - d1 
= x 1 1 - x  C 3 ®  C3   +  C1  
y x 1 + x - y =  (5 –  1)i r+  (4r  –  2)j +  (k  –  3k)
\  W.D  = F × d =  28  +  4 +  8  =  40 
\(adn )d:a rb rA ++s 23ab rcr r  +=is  2Pcb rocrl  liinse  caor lwliniteha ra rw \it hbr 
25.  r

1 0 0  = Qar  ...(i) 
= x  1 1 = 1(1) = 1  r
+ 3c 
y x 1 + x
which  is  independent  of  x  and  y.  Naro-w6  b cry   =(i ) Pacnrd-  (2ii Q) arw  e  have 

Vector Algebra  95

Þ ar  (1  +  2Q)  +  cr  (–6  –  P)  =  0 ( ) 31. (\ÞÞSci)m   a:ri l ´aIfrba ablrrrrpy   ´+o ×=sbbrcrrs  ´ibbr=b=rclr´ e  + ccr-rs=c raa´r  y =cra r  =´arcr a+r´-bararr +´cr  =  0
r
Þ 1  +  2Q  =  0  and  –  P  –  6  =  0  a

Q  =  –1/2,  P  =  –6 

Paru+tti2nbgr +th6esc re =  v a0l ue  either  in  (1)  or  in  (ii)  we  get 
r
26.  (a)  :  r +b + cr  =  0 
a

Consider   (a +  b  +2  (car)2 . br + r .cr + r . ar)  rrr
=  a 2  +  b 2  +  c 2  +  b c i j k 
cr   rr 3 -5 0 
r r r .cr r . ar )  - (a 2 + b2 + c 2 )  32.  (b)  :  Given  =  a´b =
Þ (a .b b c 2 
+ + =  cr   r  6 3 0 

(12 + 22 + 32 )  \  =  39 r
=  -  34, b =
Now  ar  = 45  and 
2 rr

=  –7  c = 39k = 39 

27.  (b) : Median through any vertex divide the opposite side into  \  r : r :  cr   = 
a b
tuwuuor  equuuaurl   parts uuur 34 : 45 : 39 
r
AB + AC =  2AD  33.  (b)  :  3l cr  =  2m (b ´ r r r ar 
a)  c || b

Þ  uuur  =  1 [ uAuBur + uuur  Þ  either  3l  =  2m  or  ´
AD  2  AC ] 

but  3l =  2m 

1  :|22 arr5(War|+2er×1b +r6h|+a+brrvbr9e|2r× +cr+ar2+|+r(cracrrbr|r×2× + barr+  )c+r2==b(r-ar×0r 5c×rb0rÞ++crbr(× aarr× c  r)+=+br 0cr+× cr  )2  = 0
=  [8i  –  2j  +  8k] r 
2 uuur  34.  (a)  a ) = 0
Þ
\ AD  =  33  Þ
Þ
28.  (c)  :  nˆ  rr r³  ur . nˆ  =  0  =  r . nr  
||  u ´r v v

now  nˆ  =  ur´ vrv  |  Þ (a ×rb +rb ×c +c × a ) = - 25
u r b +b× rr ar  ) = 25
c+c×
1´ 1  (- 2kˆ  )  - kˆ  \ (a ×
=  2 2 =  (bra  )a n: dGcri  vseon  c  oarns+idbrer+ 
crr 
Now  wr . nˆ =  (i + 2 ˆj + 3kˆ) . (- kˆ )  35.  b = r0,  wer  need  angle  between 
+c = -a

= |–3|  = 3  Þ  b2    +  c2    +  2|b|  |c|  cos q  =  a2 

r r r . [ur r r r r wr ]  a2 - b2 - c 2  49 - 25 - 9 1 
29.  (a)Q  :  vr(u´ +r v - w ) ´ v - u ´ w + v ´
v = Þ  cos q  =  ==
0  2b c 2 ´ 5 ´ 3 2 

r .(ur ´ r - r .(ur ´ r + r . (vr ´ r v  \ q  =  60°  r rr r r arr ] 
u v) u w) u w )  u c b´
-wr+.(vrur.u´r ´vr )vr+-wrvr..((urur´´wrwr))-+wrv ..  ((vvrr r k 
´´ wwr   ))  36.  =(=a  )(a ra:r ´´Cbrobr.n)[s(.[ ikrdkr.ea´rr )(cr[cra-´´(arkr b).] c rbw)arh´ ]e  rce  ´ cr 


=  r . r ´ r + r . ( r ´ r - r . (ur ´ r  (ëé(aaarrr ´.´(bbbrrr))´ ..ëécr  [[)((ùûbbréë´´crc.cr ())ar..a  a´r]]crbcrr )-- ûù[0(=b r =´ëé carr)(. b(.r cbr´]´a rcr ùûcr) ).  aûùr2  =ëé (  a1r6´ 
u (v w) v w u) w v ) 
r r r r r r r . (vr r 
=  u . (v ´ w ) + u . (v ´ w) - u ´ w )  ( ) = 
r r wr ) 
=  u . (v ´ (³  [a  b  c]  =  [b  c  a]  =  [c  a  b])  =  br) . cr ùû

uuur uuur uuur
30.  (*)  :  AB = OB - OA = 6iˆ + 2 ˆj - 3k ˆ 
uuur 
\  | AB |= 49u uur=   7 
Similarly  BC  =  2iˆ - 3 ˆj + 6 kˆ  37.  (b)  :  Using  fact:  (ar  ´ r =  a 2b   2  –  ( ar  r
b ) 2  . b ) 2 

uuur  =  a 2b   2  –  a2  b  2    cos 2q 
\  =| C uBu-DuCr2  i ˆ|= +  =3- ˆj6 -iˆ4 -29  k2ˆ = ˆj|   -uD7u  Akurˆ   | =| Cu uDur1  |7 =    p 
41 
uuur  =  (4  ×  2) 2  –  (4  ×  2) 2  cos 2 
DA  6

p  1 
=  64  ×  sin2   =  64  ×  =  16 

6 4 

96  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

CHAPTER  STATISTICS

15 

1.  All the students of a class performed poorly in Mathematics.  6.  If the mean deviation of number 1, 1 + d, 1 + 2d, ...., 1 + 100d 

The teacher decided to give grace marks of 10 to each of the  from  their  mean  is  255, then  the  d  is  equal  to 

students. Which of the following statistical measures will not  (a)  20.0  (b)  10.1 

change even after the grace  marks were  given?  (c)  20.2  (d)  10.0  (2009) 

(a)  median  (b)  mode  7.  The mean of the numbers a, b, 8, 5, 10 is 6 and the variance 
(c)  variance  (d)  mean  (2013) 

is 6.80. Then which one of the following gives possible values 

2.  Let x 1 , x 2 , ...., x n be n observations, and let  be their arithmetic  of  a  and  b? 

mean and s2   be  their  variance.  (a)  a = 3,  b  = 4  (b)  a = 0,  b  = 7 

Statement 1 : Variance  of 2x 1 , 2x 2 , ....,  2x n  is  4s2  .  (c)  a = 5,  b  = 2  (d)  a = 1,  b  = 6  (2008) 

Statement 2 : Arithmetic mean  of 2x 1,   2x 2 , ...., 2x n  is  4. 
(a)  Statement  1  is  true,  Statement  2  is  true;  Statement  2  is  8.  The average marks of boys in class is 52 and  that of girls 

not  a  correct  explanation  for  Statement  1.  is 42. The average marks of boys and girls combined is 50. 

(b)  Statement  1  is  true,  Statement  2  is  false.  The  percentage  of boys in the  class is 

(c)  Statement  1  is  false,  Statement  2  is  true.  (a)  80  (b)  60 

(d)  Statement  1  is  true,  Statement  2  is  true;  Statement  2  is  (c)  40  (d)  20.  (2007) 

a  correct  explanation  for  Statement  1.  (2012) 

9.  Suppose  a  population  A  has  100  observations  101,  102,  ..., 
3.  If the mean deviation about the median of the numbers a, 2a, 
200, and another population B has 100 observations 151, 152, 
......., 50a  is  50,  then  |a|  equals 
...,  250.  If  V A  and  V B  represent  the  variances  of  the  two 
(a)  4  (b)  5  (c)  2  (d)  3 

(2011)  populations,  respectively,  then  V A /V B  is 

4.  For two data sets, each of size 5, the variances are given to  (a)  1  (b)  9/4  (2006) 
be 4 and 5  and the  corresponding  means  are  given  to be 2  (c)  4/9  (d)  2/3. 

and 4, respectively. The variance of the combined data set is  10.  Let  x 1 ,  x 2 ,  ....,  x n  be  n  observations  such  that 
å x12   = 400  and   å xi  = 80. Then a possible value of n among 
(a)  5  (b)  11  (c)  6  (d)  13  the  following  is 
2  2  2 

(2010)  (a)  18  (b)  15 

5.  Statement­1  : The variance of first n even natural numbers  (c)  12  (d)  9.  (2005) 

is  n2  - 1  11.  In a frequency distribution, the mean and median are 21 and 

22  respectively,  then  its  mode  is  approximately 
Statement­2  :  The  sum  of  first  n  natural  numbers  is 

n(n + 1)  and the sum of squares of first n natural numbers is  (a)  20.5  (b)  22.0  (2005) 
2  (c)  24.0  (d)  25.5. 

n(n + 1)(2n + 1)  12.  In  a  series  of  2n  observations,  half  of  them  equal  a  and 
6  remaining  half  equal  – a.  If  the  standard  deviation  of  the 
observations  is 2,  then  |a|  equals 
(a)  Statement  1  is  true,  Statement  2  is  true;  Statement  2  is 
not  a  correct  explanation  for  Statement  1. 

(b)  Statement  1  is  true,  Statement  2  is  false.  (a)  2  (b)  2 
(c)  Statement  1  is  false,  Statement  2  is  true. 

(d)  Statement  1  is  true,  Statement  2  is  true;  Statement  2  is  1  (d)  n2  . 

a  correct  explanation  for  Statement  1.  (2009)  (c)  (2004) 

Statistics  97 

13.  Consider  the  following  statements  :  15.  In  an  experiment  with  15  observations  on  x,  the  following 
results  were  available. 
(1)  Mode  can  be  computed  from  histogram 

(2)  Median  is  not  independent  of  change  of  scale  å x2  = 2830, å x = 170 

(3)  Variance  is  independent  of  change  of  origin  and  scale. 

Which  of  these  is/are  correct?  One observation that was 20 was found to be wrong and was 

(a)  only  (1)  and    (2)  (b)  only  (2)  replaced  by  the  correct  value  30. Then  the  corrected  variance 

(c)  only  (1)  (d)  (1),  (2)  and  (3).  (2004)  is 

14.  The median of a set of 9 distinct observations is 20.5. If each  (a)  188.66  (b)  177.33 

of  the  largest  4 observations  of the set  is increased by  2, then  (c)  8.33  (d)  78.00.  (2003) 

the  median  of  the  new  set  16.  In  a  class  of  100  students  there  are  70  boys  whose  average 

(a)  is  decreased  by  2  marks in a subject are 75. If the average marks of the complete 

(b)  is  two  times  the  original  median  class  is  72,  then  what  is  the  average  of  the  girls? 

(c)  remains  the  same  as  that  of  the  original  set  (a)  73  (b)  65 

(d)  is  increased  by  2.  (2003)  (c)  68  (d)  74.  (2002) 

Answer  Key 

1.  (c)  2.  (b)  3.  (a)  4.  (b)  5.  (c)  6.  (b) 
7.  (a)  8.  (a)  9.  (a)  10.  (a)  11.  (c)  12.  (a) 
13.  (a)  14.  (b)  15.  (d)  16.  (b)

98  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

1.  (c) : 1 st  solution : Variance doesn’t change with the change  = 1 (40 + 105) - 9 = 145 - 90 = 55 = 11 . 
10 10 10 2
of  origin.  1 
n 2n  d  solution  : 
s12  = (xi - x )2  s12  = 4, n1 = 5, x1  = 2
å2 nd  solution   :  s22  = 5, n2 = 5, x2  = 4

1  (xi + 10) - (x + 10) 2  Hence s 12    = s2   2 
å { } s22   =n

2.  (b) :  x 1,   x2 ,   x 3 , .... x n , A.M. = x  , Variance = s 2 

Statement 2 :  A.M.  of 2x 1,   2x 2,   ....,  2x n  x12  = n1x1 + n2x2  = 5 ´ 2+5´ 4 = 3 
n1 + n2  10

= 2(x1 + x2 + ..... + xn ) = 2x d1 = (x1 - x12 ) = -1, d2 = (x2 - x12 ) = 1
n

Given  A.M. = 4x \  Statement  2  is  false.  s = n1s12 + n2s22 + n1d12 + n2d22  
n1 + n2
3.  (a) : Median is the  mean of 25 th  and  26 th  observation. 

M = 25a + 26 a = 25.5 a = 5.4 + 5.5 + 5.1 + 5.1 = 55 =  11 
2 10 10 2

MD(M) = å |ri - M|  \ s2  = 11 
2
N

Þ 50 = 1  {2| a|´ (0.5 + 1.5 + ... + 24.5)}    5.  (c)  : Sum  of first  n  even  natural numbers 
50 = 2 + 4 + 6 + .... + 2n = 2 (1 + 2 + ... +  n) 

Þ 2500 = 2|a| × 225 × 25. \ |a| = 4  n(n + 1) 
= 2 × 2  = n(n + 1) 

4.  (b)  :  1 st  solution:  n(n + 1) 
Mean (x) = n = n + 1 
s12   = 4 üï x = 2 
= 5ýïþ y = 4 
s 2  Variance = 1  2 - ( x ) 2 
2  n (å xi )

We  have  å xi = 2 Þ å xi = 10  = n1 (22 + 42 + .... + (2n)2 ) - (n + 1) 2 

5

Similarly,  å yi = 20 = n1 × 22 (12 + 22 + .... + n2 ) - (n + 1) 2 

æ 1 xi2 ö 2 4 = 1  xi2 - 4 
çè 5 ø÷ 5
å å s12 = - x Þ = 4 × n(n + 1)(2n + 1)  (n + 1) 2 
n 6  -

Þ å1  xi2 = 8. \ å xi2 = 40.  = 32  × (n + 1)(2n + 1) - (n + 1) 2 

5

2 æ 1 yi2 ö 2 5 = 1  yi2 - 16  (n + 1) 
2  èç 5 ø÷ 5 = 3  [2(2n + 1) - 3(n + 1)] 
å å s = - y Þ

1  = (n + 1) × (n - 1) =  n 2  - 1 
5 3 3 
yi2 = 21. \ yi2  = 105 
å åÞ

( ) å å s2 = 1  xi2 + yi2  - æx + y ö2  6.  (b) : The numbers are 1, 1 + d, 1 + 2d, ..., 1 + 100d. 
10 èç 2 ø÷ The  numbers  are  in  A.P. 
Then mean  = 51 st  term  = 1  + 50d = x  (say)

Statistics  99 

Mean deviation (M.D.) = 1 101  xi  - x |  Þ  n  =  17  but  not  given  in  choice.
å | \  n  =  18  is  correct  number. 
n 11.  (c) :  Using  fact,    mode  =  3  median  –  2  mean 
i =1  =  3  × 22  –  2  ×  21  =  3(22  –  14)  =  3  ×  8  =  24. 


= 101 [50d + 49d + 48d + .... + d + 0 + d + 2d + ... + 50d ] 

+ d + 0 +  d  +  2d  + .... + 50d]  12.  (a)  :  According  to  problem 

1  X  Value  of  X  d  =  value  of  X– X (X - X ) 2
= 101 × 2d (1 + 2 + .... + 50) 
x 1  a  a  a2  
1 50 × 51 50 × 51  x 2  a  a 
= 101 × 2 d × 2 =  101  d –  –  –  a 2 
But  M.D.  =  255  (given)  –  –  – 
–  –  – 
50 × 51  –  –  –  – 
Þ 101  d = 255  a  a  – 
–  –a  –a 
Þ d = 101 ´ 255 = 101 ´ 255  = 10.1  x n  –a  –a  – 
50 ´ 51 2550  xn    +  1  –  –  – 
xn    +  2  –  –  a 2 
7.  (a) : The mean of a, b, 8, 5,  10 is  6 –  –  –  a 2 
–  –a  –a 
a + b + 8 + 5 + 10 = 6  – 
5  –  – 
xn    +  n 
– 
a 2

Þ å (X - X ) 2  = 2na2 

Þ a +  b + 23 =  30 Þ  a + b =  7  ...(1)  S X  =  0

Again variance =  å( xi  - A ) 2  = 6.8  \  X  = SX  =  0  =  0 
n N 2 n

(a - 6)2 + (b - 6)2  + 4 + 1 + 16  ( X - X ) 2  X 2  - ( X ) 2 
= 6.8  =
Þ 5  å å Now  SD  =

Þ a 2  + b 2  – 12(a +  b) + 36 + 21+72=5×6.8 = 34 NN

Þ a2   + b 2  – 12  × 7 + 72 +  21 = 34 2  =  2 na 2  - 0 ; 2  =  a 2  ;  2  =  |a| 
2 n
\ a2   +  b2   = 25  ...(2) 

using  (1)  we  have  13.  (a)  :  Mode  can  be  computed  by  histogram 
Median will be changed if data’s are changed so (2) is correct. 
a 2  + (7  –  a)2   = 25 Þ  a 2  + 49  – 14a  +  a 2  =  25 Variance  depends  on  change  of  scale  so  (3)  is  not  correct. 

Þ a2   – 7a  + 12 = 0 \  a  = 3,  4 also b  = 3, 4 

8.  (a)  :  Let  x  and  y  are  number  of  boys  and  girls  in  a  class  14.  (b) : Total number of observations are 9 which is odd which 
means median is 5 th  item now we are increasing 2 in the last 
respectively.  four  items  which  does not  effect  its value. The  new  median 
remain  unchanged. 
52 x + 42 y  = 50 
x + y

Þ x = 4 y  Þ  x = 4 and  x x  = 4  15.  (d)  : åx  =  170  and åx2    =  2830 
y 1 +y 5 

Required  percentage = x x  ´100 = 45  ´100 = 80%.  Increase  in åx  =  10  and åx¢  =  170  +  10  =  180 
+  y Increase  in åx 2  =  900  –  400  =  500  then
åx¢ 2  =  2830  +  500  =  3330 

9.  (a)  :  Series  A  =  101,  102,  103,  .......,  200  = 1 ´ 3330 - æ 1  ´ 180öø   2 =  222  –  (12) 2  =  78 
Series  B  =  151,  152,  153,  .........,  250  15 è 15
Series B is obtained by  adding a fixed  quantity to each item 
of series A, we know that  variance  is independent of change  16.  (b)  :  Using  x =  ( x1 + x2 + ... + x1 00 )  =  72
of origin both series have  the same variance so ratio of their  100 
variances  is  1. 
\  x 1  +  ...  +  x1  00  =  7200  ...(i) 
10.  (a) : Using well known fact that root mean square of number Again  x1 + x2 + ... + x70  =  75  ...(ii)
³  A.M.  of  the  numbers 
70 

x 1  +  ...  +  x7  0  =  75  ×  70 

Þ 400 ³ 80 Þ 20 ³  80  \  Average  of  30  girls  =  7200 - 5250  =  65
n n n n 
Þ n ³ 4 Þ n ³ 16  30

100  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

CHAPTER  PROBABILITY

16 

1.  A multiple choice examination has 5 questions. Each question  (a)  Statement­1 is true, Statement­2 is true; Statement­2 is a 

has three alternative answers of which exactly one is correct.  correct  explanation  of  Statement­1. 

The probability that a student will get 4 or more correct answers  (b)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  true,  Statement­2  is 

just  by  gues sing  is  not  a  correct  explanation  for  Statement­1. 

10 17 13 11 (c)  Statement­1  is  true,  Statement­2  is  false.  (2010) 
(a)  3 5  (b)  35   (c)  3 5  (d)  35   (2013)  (d)  Statement­1  is  false,  Statement­2  is  true. 

( ) 2.  1 
Three  numbers  are  chosen  at  random  without  replacement  7.  In a binomial distribution B n, p =  4  ,  if the probability of 
from {1, 2, 3, ....., 8}. The probability that their minimum is 
3, given that their  maximum is 6, is  at least one success is greater than or equal to  190  , then n is 

(a)  1  (b)  2  (c)  3  (d)  1  greater than  9 
4  5  8  5  1  (b)  log10 4 - log10 3

(2012)  (a)  log10 4 + log10 3

3.  If C and D are two events  such that C Ì D and P(D) ¹  0,  4  1 
(c)  log10 4 - log10 3 (d)  log10 4 - log10 3 (2009) 
then the  correct statement  among  the  following  is 
8.  One  ticket  is selected at random from 50 tickets  numbered 

(a) P(C|D) < P(C)  (b)  P(C|D) =  P(D)  00, 01, 02, …., 49. Then the probability that the sum of the 
P(C) digits  on the  selected  ticket  is 8, given  that the  product  of 

(c) P(C|D) = P(C)  (d) P(C|D) ³ P(C)  (2011)  these  digits  is  zero,  equals 

4.  Consider 5 independent Bernoulli’s trials each with probability  (a)  1  (b)  5  (c)  1  (d)  1 
of success p. If the probability of at least one failure is greater  7  14  50  14 

than  or  equal  to  31 , then p  lies  in  the interval  (2009) 
32  9.  A die is thrown. Let A be the event that the number obtained 

(a)  éêë0, 12 ûúù  (b)  æ 11 , 1ûúù    is greater than 3. Let B be the event that the number obtained 
èç 12 is less than 5. Then P(A È B) is 

(c)  æ 1 , 3 ù (d)  æ 3 , 11 ù (2011)  2  3  (c)  0  (d)  1  (2008) 
çè 2 4 úû  èç 4 12 úû  (a)  5  (b)  5 

5.  An urn contains  nine  balls  of which  three  are  red, four are  10.  It  is  given  that  the  events  A  and  B  are  such  that 

blue and two are green. Three balls are drawn at random without  P( A) = 1 , P( A | B) = 1 and P( B | A) =  32  . Then P(B)  is 
replacement from the urn. The probability that the three balls  42
have  different  colours  is 

(a)  1/3  (b)  2/7  (c)  1/21  (d)  2/23  1  1  1  2 
(2010)  (a)  2  (b)  6  (c)  3  (d)  3  (2008) 

6.  Four numbers are  chosen  at random (without  replacement)  11.  A pair of fair dice is thrown independently three times. The 

from the  set {1, 2,  3,  ...,  20}.  probability of  getting a  score  of  exactly 9  twice  is 

Statement­1 : The probability that the chosen numbers when  (a)  8/729  (b)  8/243 

arranged in  some order will  form an A.P. is 815   .  (c)  1/729  (d)  8/9.  (2007) 
Statement­2 : If the four chosen numbers form an A.P., then 
12.  Two aeroplanes I  and II bomb a target  in succession. The 
the  set of all possible  values  of  common difference  is {±1,  probabilities  of  I  and  II  scoring  a  hit  correctly  are  0.3  and 
0.2,  respectively. The  second  plane  will  bomb  only  if  the 
±2, ±3, ±4, ±5}. 

Probability  101 

first misses the target. The probability that the target is hit  (a)  0.35  (b)  0.77 
(c)  0.87  (d)  0.50. 
by the  second plane  is  (2004) 

(a)  0.2  (b)  0.7  19.  The probability that A speaks truth is 4/5, while this probability 

(c)  0.06  (d)  0.14.  (2007)  for  B  is  3/4. The  probability  that  they  contradict  each  other 

13.  At  a  telephone  enquiry  system  the  number  of  phone  calls  when  asked  to  speak  on  a  fact  is 

regarding relevant enquiry follow Poisson distribution with a  (a)  7/20  (b)  1/5 

average of 5 phone calls during 10­minute time intervals. The  (c)  3/20  (d)  4/5.  (2004) 

probability that there  is  at  the  most  one  phone  call during a  20.  The  mean  and  variance  of  a  random  variable  X  having  a 

10­minute  time  period  is  binomial  distribution  are  4  and  2  respectively,  then 

6  5  6  6  P  (X  =  1)  is 
(a)  5e   (b)  (c)  (d)  e 5  . 
(a)  1/16  (b)  1/8  (c)  1/4  (d)  1/32. 
6  55  (2006) 

(2003) 

14.  A  random  variable X  has  Poisson  distribution with  mean  2.  21.  Five horses  are  in a race.  Mr.  A selects two  of  the  horses  at 

The  P (X  >  1.5)  equals  random and bets on them. The probability that Mr. A selected 

(a)  0  (b)  2/e2   the  winning  horse  is 

(c)  3/e 2  (d)  1 - e32   .  (a)  3/5  (b)  1/5 

(2005)  (c)  2/5  (d)  4/5.  (2003) 

15.  Three houses are available in a locality. Three persons apply  22.  Events  A,  B,  C  are  mutually  exclusive  events  such  that 

for the houses. Each applies for one house without consulting  P( A) = 3x3 +  1,   P(B) = 1 -4 x  and  P(C) = 1 -22   x .  Then  set  of 
possible  values  of  x  are  in  the  interval 
others. The  probability  that  all  the  three  apply  for  the  same 

house  is 

(a)  1/9  (b)  2/9  (a)  êéë13, 23úûù  (b)  ëêé13, 133ùûú   

(c)  7/9  (d)  8/9.  (2005) 

16.  Let  A  and  B  be  two  events  such  that P (A È B) = 1 ,  (d)  ëêé13, 12ûúù . 

P( A) =  1 ,  (c)  [0,  1]  (2003) 
P( A Ç B) = 1  a n d  4  w h er e  stands  for 
4  A 

complement  of  event  A.  Then  events  A  and  B  are  23.  A die is tossed 5 times. Getting an odd number is considered 

(a)  equally  likely  but  not  independent  a  success.  Then  the  variance  of  distribution  of  success  is 

(b)  equally  likely  and  mutually  exclusive  (a)  8/3  (b)  3/8 

(c)  mutually  exclusive  and  independent  (c)  4/5  (d)  5/4.  (2002) 

(d)  independent  but  not  equally  likely.  (2005)  24.  A  and  B  are  events  such  that  P (A È  B)  =  3/4, 

17.  The mean and the variance of a binomial distribution are 4 and  P (A Ç  B)  =  1/4, P (A ) =  2/3  then  P (A Ç B ) is 

2  respectively.  Then  the  probability  of  2  successes  is:  (a)  5/12  (b)  3/8 

(a)  128/256  (b)  219/256  (c)  5/8  (d)  1/4.  (2002) 

(c)  37/256  (d)  28/256.  (2004)  25.  A problem in mathematics is given to three students A, B, C 

18.  A  random  variable  X  has  the  probability  distribution:  and  their  respective  probability  of  solving  the  problem  is 

X :  1  2  3  4  5  6  7  8  1/2,  1/3  and  1/4.  Probability  that  the  problem  is  solved  is 
P(X) :  0.15  0.23  0.12  0.10  0.20  0.08  0.07  0.05 
For the events E =  {X is a prime number} and  F = {X < 4},  (a)  3/4  (b)  1/2 
the  probability  P(E È  F)  is: 
(c)  2/3  (d)  1/3.  (2002) 

Answer  Key 

1.  (d)  2.  (d)  3.  (d)  4.  (a)  5.  (b)  6.  (c) 
7.  (d)  8.  (d)  9.  (d)  10.  (c)  11.  (b)  12.  (d) 
13.  (d)  14.  (d)  15.  (a)  16.  (d)  17.  (d)  18.  (b) 
19.  (a)  20.  (d)  21.  (c)  22.  (d)  23.  (d)  24.  (a) 
25.  (a)

102  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

1.  (d) : P(correct  answer) = 1/3  The  total  number of ways n(S) =  20C 4 

The  required  probability = 5C4 æ 1 ö4 æ 2 ö + 5 C5 èçæ 1 ö5  The desired probability =  57 = 57 ´ 24 = 1 
çè 3 ø÷ èç 3 ÷ø 3ø÷  20 C 4  20 ´ 19 ´ 18 ´ 17 85

Now  statement­2  is  false  and  statement­1  is  true. 

= 5´2 + 1 =  11  7.  (d) : Probability of  at least  one  success 
35 35 35  = 1 – No success = 1 –  nC   n  q n 
where q  = 1 –  p = 3/4 
2.  (d) :3  numbers  are  chosen  from  {1,  2,  3,  .....,  8}  without 
replacement. Let A be the event that the maximum of chosen  we  want  1 - çèæ 3 ö 4  ³ 9 
numbers  is  6.  4 ø÷  10
Let B be the event that the minimum of chosen numbers is 3. 

1∙1∙2  Þ 1 ³ æçè 3 ö4 Þ æèç 3 ö4  £ 1 
10 4 ÷ø 4 ø÷  10
P(B / A) = P(A Ç B) = 8 C3  = 2 =  1 
P(B) 5 C2  10 5
Taking  logarithm  on  base  10  we  have 
8 C3 
n  log10(3/4) £  log1010 –1
3.  (d) :  P(C|D) =  P(C Ç D)  as C Ì D, P(C) Ì P(D). Þ  n(log103 – log104) £  –1
P(D) Þ  n(log104 –  log103) ³  1 

\ P(C Ç D) = P(C)  Þ n³ 1 

We have, P(C|D) =  P(C)  log10 4 - log10 3 
P(D)
8.  (d) : Any number in the set 
As  0 < P(D) £  1  we have P(C|D) ³ P(C)  S  = {00, 01, 02, ...., 49} is of the form  ab  where 
4.  (a) : Probability  of  at  least  one  failure  a Π{0, 1, 2, 3, 4} and b Π{0, 1, 2, ..., 9} for the product of 
digits to  be  zero, the  number must be  of the  form  either  x0 
=  1 – P(no  failure)  = 1  – p 5  which are 5 in  numbers, because x Î{0, 1, 2, 3,  4} 
or of the form 0x  which are  10 in numbers because 
Now 1 - p5  ³  31  x Π {0, 1,  2, ..., 9} 
32 The  only  number common to both  = 00 
Thus the number of numbers in S, the product of whose digits 
Þ p5  £ 1 thus p £ 1 \ p Π[0,1 / 2]  is  zero  =  10  +  5  –  1  =  14 
32 2 Of these the number whose sum of digits is 8 is just one, i.e. 
08
5.  (b)  :  n(S) = 9C  3  = 9 ´ 8 ´ 7 = 84  The  required probability  = 1/14. 
6

n(E) =  3C1    ∙  4C 1  ∙  2C 1  = 3  × 4 ×  2 =  24. 

The  desired probability  =  24 =  2 .  9.  (d) : A  = {4, 5, 6} 
84 7 Also B  = {1, 2, 3, 4} 
We have A È B  = {1, 2, 3, 4, 5, 6} =  S 
6.  (c) : Number of A.P.’s  with  common  difference  1 = 17  Where S  is  the  sample  space  of  the  experiment  of  throwing 
Number of A.P.’s  with  common  difference  2  =  14  a die.  P(S) = 1, for it is a sure  event. 
Number of A.P.’s  with  common  difference  3  =  11  Hence P(A È B) = 1 
Number of A.P.’s  with common  difference  4  =  8 
Number of A.P.’s  with common  difference  5  =  5  10.  (c) :  From  the  definition of  independence  of  events 

2  P( A/ B ) = P( A Ç B ) 
Number of A.P.’s  with  common  difference  6 = 57  P( B) 

Probability  103 

Then  P(B) ∙ P(A/B) = P(A Ç  B)  ...(1)  17. (d) :  Given  np  =  4  and  npq  =  2 
Interchanging the  role of A and  B in  (1)  ...(2) 
P(A)P(B/A) =  P(B Ç  A)  q  =  npq  = 2 =  1  so  p  =  1  –  1/2  =  1 
As A Ç B =  B Ç A, we have from (1) and (2)  np 4 2  2 
P(A)P(B/A) =  P(B)P(A/B) 
Now  npq  =  2 \  n  =  8

\  BD  is  given  by P(X  =  r)  =  8C  r   pr   qn    –  r

1 2 1  1 2 1  \  P(X  =  r  =  2)  =  8C  2   çæè 1 ö8  28 
Þ 4 × 3 = P( B) × 2  Þ P( B) = 4 × 3 × 2 = 3  2 ÷ø  = 

256 

11.  (b) : Possibility of getting 9 are (5, 4), (4, 5), (6, 3), (3, 6)  18.  (b)  :  From  the  given  table  prime  numbers  are 

2,  3,  5,  7 

Probability  of  getting  score  9  in  a  single  throw =  p = 4 =  91   ‘E’  denote  prime 
36

Required  probability =  probability of  getting  score 9  exactly  ‘F’  denote  the  number  <  4
\  P(E)  =  P(2  or  3  or  5  or  7) 
twice  =3  C2 èçæ 1 ÷øö2 ´ çæè 8 ÷öø = 284 3 . 
9 9 (Events  2,  3,  5,  7  are  M.E) 

=  P(2)  +  P(3)  +  P(5)  +  P(7)    =  .62 

12.  (d) :  P (I) = 0.3, P ( I ) = 1 - 0.3 = 0.7,  P(F)  =  P(1  or  2  or  3)  (events  1,  2,  3  are  m.E.) 

P (II) = 0.2, P (II ) = 1 - 0.2 = 0.8  =  P(1)  +  P(2)  +  P(3) =  .50 
Required probability =  P ( I Ç II) = P ( I ) P(II) 
P(E Ç  F)  =  P(2  or  3)  =  P(2)  +  P(3)  =  .35 
= (0.7)(0.2) = 0.14.
P(E È  F)  =  P(E)  +  P(F)  –  P(E Ç  F) 

=  .62  +  .50  –  .35  =  .77 

13.  (d)  : We  know  that  poission  distribution  is  given  by  4  1 
19.  (a) :  P(A) =  5 \  P( A )  =  5 
P( x = r ) = e - l l r  where l = 5 
r !  3  1 
P(B)  =  4 \  P (B )  =  4 
Now  P(x  =  r £  1)  =  P(x  =  0)  +  P(x  =  1) 

e - l l - l 6  Now  we  needed  P(A)  P (B )  +  P(B)  P ( A ) 
0! e  e5 
= + = e -5 (1 + 5) =  .  4 1 3 1 7 
1!  =  5 ´ 4 + 4 ´ 5 =  20

14.  (d)  :  P( X = r ) = e -llr  (l = mean )  20.  (d)  :  Given  mean  np  =  4,  npq  =  2
r! 
npq  2  1 
\  P(X  =  r  >  1.5)  =  P(2)  +  P(3)    +  ... ¥  Þ  np  =  4 \  q =  p  =  2  and  n  =  8 

=  1  –  [P(0)  +  P(1)]  1 ö8 
2 ÷ø 
é e -2  e -2 ´ 22 ù 3  .  Now  P(X  =  r)    =  8 Cr  çèæ
ëê 2  úû  e2 
= 1 - + = 1- (Use p(X  =  r)  =  nC  r   p r qn  –r

15.  (a)  :  No.  of  houses  =  3  =  No.  of  favourable  cases  \  p(X  =  1)  =  8C  1   çæè 1 ö8  8 = 1 
2 ÷ø  =  16 ´ 16 32
No.  of  applicants  =  3,

\  Total  number  of  events  =  33   21.  (c)  :  No.  of  horses  =  5

(because  each  candidate  can  apply  by  3  ways)  4 3 
´ 
Required  probability  = 3 =  91  .  \  Probability that  A  can’t  win  the  race  =  54
33 
Probability  that  ‘A’  must  win  the  race  =  1 - P( A) P(B ) 
16.  (d)  :  P( A È B) = 1- P( A È B) 

= 1 - P( A) - P(B) + P( A Ç B)  =  1 - 12 =  2 
20 5 
1 = 1 - 3 - P(B) + 1 
64 4  22.  (d)  :  A,  B,  C  are  mutually  exclusive
\  0 £  P(A)  +  P(B)  +  P(C) £  1 
P(B)  = 1 - 1  Þ P(B)  = 4 =  1  0 £  P(A),  P(B),  P(C) £  1  ...(i) 
2 6  12 3  Now  on  solving  (i)  and  (ii)  we  get  ...(ii) 
1  1 
now  P(AÇ B) = 1 = 1 ´ 3  =  P( A)P(B)  3 £  x £  2
4 3 4 

so  even  are  independent  but  not  equally  likely  as 

P(A) ¹  P(B). 

104  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

æ 1 ön =  240 - 25 
23. (d) :  n  =  5  p  =  q  =  1/2  P(X  =  r)  =  5 C r çè 2 ÷ø  32 4

x i  fi   f i x i  f i x i 2  40 5 
=  32 =  4 
(0)  0  æ 1 ö5  0  0  A  B
çè 2 ÷ø  24.  (a)  :  Given  P  (A È  B)  =  3/4 
P(A Ç  B)  =  1/4 
5C  1   çèæ 1 ö5  1 ´ 5  5 
(1)  2 ÷ø  32 32  P ( A )  =  2/3
2 2 10 
(2)  5C   1 çæè 1 ö5  2 ´ 10  2  P ( A Ç B) = P(B) - P ( A Ç B) 
2 ÷ø  32 32  \  P(B)  =  3 
32   10 
3 ´ 10  By  using  P(B)  =  P(A È  B)  +  P(A Ç  B)  –  P(A)
32 32 
(3)  5C  3   çæè 1 ö5  4 2  5  \  P( A Ç  B )  =  2 - 1  =  5/12 
2 ÷ø  4 ´ 5  3 4
32 32 
5 C 4 çèæ 1 ö5  1  25.  (a)  :  Given  P(A)  =  1/2 \  P ( A )  =  1/2 
2 ÷ø  1  52   
(4)  5 ×  32  32 2 
P(B)  =  1/3 \  P (B )  =  3 

5C   5 çèæ 1 ö5  1  3 
2 ÷ø  P(C)  =  \  P (C )  =  4 
(5)  4

Now problem will be solved if any one of them will solve the 

80 240  problem.
åf i  =  1 å f i x i=   32 å f i x i 2  =  32  \  P(at  least  one  of  them  solve  the  problem) 

5  = 1 – probability  none of them  can  solve  the  problem. 
x = mean  = 
or  P(A È  B È  C)  =  1  –  P( A) P(B) P(C ) 


åå åå Now  variance  =  fi xi2  æ fi xi   ö 2  =  1  –  1 . 2 . 3  =  3/4 
ç ÷ 2 3 4 
-
fi çè fi  ÷ø

Trigonometry  105 

CHAPTER  TRIGONOMETRY

17 

1.  If  x,  y,  z  are  in A.P.  and  tan–  1x  ,  tan –1y    and  tan–  1z    are  also  in  If cos(b – g) +  cos(g – a) +  cos(a – b)  = - 32 , then 
(a)  A is false and  B  is true 
A.P.,  then  (b)  both  A and B  are true 
(c)  both  A and B  are false 
(a)  2x =  3y  =  6z  (b)  6x  =  3y  =  2z  (2013)  (d)  A is true and B  is false 
(c)  6x =  4y  =  3z  (d)  x  =  y  =  z 

2.  ABCD is a trapezium such that AB  and CD are parallel and  (2009) 
BC ^ CD. If ÐADB = q, BC = p and CD = q, then AB is equal to 

p2 + q2 cos q p2 + q2  9.  AB is a vertical pole with  B at the ground level and  A at the 
(a)  pcosq + qsinq  (b)  p2 cosq + q2 sinq  top. A  man  finds  that the  angle  of  elevation  of  the  point  A 
from a certain point  C  on the  ground  is  60°. He  moves   away 
(p2 + q2 )sin q (p2 + q2 )sin q (2013)  from  the  pole  along  the  line  BC  to  a  point  D  such  that 
(c)  (pcosq + qsinq )2  (d)  pcosq + qsinq  CD = 7 m. From D the angle of elevation of the point A is 45°. 

Then the  height of the  pole is 

3.  The  expres sion  1 tanA + 1 c o t A can  be written  as  73 1  m  73 1  m 
- cotA - tan A (a)  2  3 + 1 (b)  2  3 - 1

(a)  secA cosecA + 1  (b)  tanA + cotA 

(c)  secA + cosecA(d)  sinA  cos A  +  1  (2013)  7 3  7 3 
(c)  ( 3 + 1) m  (d)  ( 3 - 1) m  (2008) 
2 2
4.  In a DPQR, if 3 sin P + 4 cos Q = 6 and 4 sin Q + 3cos P = 1, then 

the  angle R  is equal  to  (c)  5p/6  (d) p/6  10.  The  value  of    is  cot èæ cosec-1 5 + tan -1 32 öø 
(a) p/4  (b)  3p/4  (2012)  3

5.  If  A  =  sin2 x    +  cos4 x  ,  then  for  all  real  x  5  6  3  4 
(a)  17  (b)  17  (c)  17  (d)  17 

3 £ A £ 13  (2008) 
4 16
(a)  1 £ A £ 2  (b)  11.  A tower stands at the centre of a circular park. A and B  are 
two points on the  boundary of the  park such  that  AB  (= a) 
(c)  3 £ A £ 1  (d)  13 £ A £ 1  (2011)  subtends  an  angle  of  60°  at  the  foot  of  the  tower,  and  the 
4 16 angle of elevation of the top of the tower from A or B is 30°. 
The  height  of the  tower is 
6.  Let cos(a + b) = 54   and let sin(a – b) =  153  , where  0 £ a ,  b £  p . 
4
(a)  a / 3  (b)  a  3 
Then tan2a  = 

25 56 19 20 (2010)  (c)  2a / 3  (d)  2a  3.  (2007) 
16  33  12  17 
(a)  (b)  (c)  (d) 

7.  For a regular polygon, let r and R be the radii of the inscribed  12.  The largest interval lying in  çæè -p , p2 ÷øö for which the function, 
2

and  the circumscribed  circles. A  false statement  among the  f (x) = 4- x 2  + cos -1 æ 2x  - 1øö + log (cos x)  is defined,  is 
è
following  is 

(a)  there is a regular polygon  with r/R  = 1/2  (a)  êéë- p , p öø÷  (b)  êéë0,  p ÷øö 
4 2 2
(b)  there is a regular polygon  with r/R  =  1 / 2 
(c)  there is a regular  polygon with  r/R =  2 / 3  (c)  [0, p]  (d)  çèæ - p , p ÷øö .  (2007) 
2 2
(d)  there is a regular polygon  with  r/R =  3 / 2  (2010) 

8.  Let  A  and  B  denote  the  statements  13.  If  sin -1 èçæ x øö÷ + c osec - 1 çèæ 45 ø÷ö = p2 ,  then the values  of  x  is 
A : cos a  +  cos b  +  cos g  =  0  5
B :  sin a  +  sin b  +  sin g  =  0  (a)  4  (b)  5  (c)  1  (d)  3.  (2007) 

106  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

14.  If  0 <  x  < p and  cosx  +  sinx  =  1/2,  then  tanx  is  23.  Let a, b  be  such  that p < a  – b  <  3p.  If 

(1 -  7 )  (4 -  7)  sina + sinb = –21/65, and cosa + cosb = –27/65, then the value 
(a)  (b) 
of  cos a - b  is 
4 3 2

(c)  - (4 + 7)  (1 +  7)  (2006)  (a)  6  (b)  3  (c)  -  3  (d)  -6 56 . 
3 (d)  .  65  130  130 (2004) 

4

15.  The number of value of x in the interval [0, 3p] satisfying the  ( ) ( ) 24.  If in a triangle ABC, acos2 C A = 32b   ,  then the sides 
equation  2sin2 x    +  5sin  x  –  3  =  0  is  2 + c cos2  2

(a)  4  (b)  6  (c)  1  (d)  2.  (2006) 

16.  If in a DABC, the altitudes from the vertices A, B, C on opposite  a,  b  and  c 

sides  are  in  H.P.,  then  sinA,  sinB,  sinC  are  in  (a)  are  in  G.P.  (b)  are  in  H.P. 

(a)  H.P.  (c)  satisfy  a  +  b  =  c  (d)  are  in A.P.  (2003) 

(b)  Arithmetic­Geometric  progression  25.  In a  triangle ABC,  medians  AD and  BE  are  drawn.  If AD  =  4,

(c)  A.P.  ÐDAB = p/6 and ÐABE = p/3,  then the  area  of  the DABC is 

(d)  G.P.  (2005)  (a)  16/3  (b)  32/3 

17.  If cos-1 x - cos-1  y  = a , then 4x2   –  4xy  cosa  +  y2   is  equal  to  (c)  64/3  (d)  8/3.  (2003) 

2  26.  The  upper  3/4t h  portion  of  a  vertical  pole  subtends  an  angle 

(a)  4  (b)  2sin2a  tan– 1(  3/5) at a point in the horizontal plane through its foot and 

(c)  –4sin2 a  (d)  4sin2 a.  (2005)  at  a  distance  40  m  from  the  foot.  A  possible  height  of  the 

= p .  vertical  pole  is 

18.  In  a  triangle  ABC,  let  ÐC If  r  is  the  inradius  and  R  is  (a)  40 m  (b)  60 m 

the  circumradius  of  the  triangle ABC,  then  2(r  +  R)  equals  (c)  80 m  (d)  20  m.  (2003) 

(a)  a  +  b  (b)  b  +  c  27.  The sum of the radii of inscribed and circumscribed circles for 
an  n  sides  regular  polygon  of  side  a,  is 
(c)  c  +  a  (d)  a  +  b  +  c  (2005) 

( ) (a) ( ) (b)
( ) 19.  p .  P  and  tan çèæ Q2 ÷öø  are  a2 cot  p  a cot  p 
In a triangle PQR,  if  ÐR =  2  If tan  2  2 n 2 n

( ) (c) ( ) (d) p 
the  roots  of  ax2   +  bx  +  c  =  0,  a ¹  0  then  a4 cot  p  a cot n .  (2003) 
2 n
(a)  b =  a +  c  (b)  b  =  c 
28.  The trigonometric equation sin– 1x   = 2sin– 1a  , has a solution for 
(c)  c  =  a +  b  (d)  a  =  b  +  c  (2005) 

20.  A person standing on the bank of a river observes that the angle  (a)  all  real  values  (b)  | a |  <  2 

of  elevation  of  the  top  of  a  tree  on  the  opposite  bank  of  the  (c)  | a | ³  1  (d)  1 < | a | <  1  .  (2003) 
2  2  2 
river is 60º and when he retires  40 meters away from the tree 

the angle of elevation becomes 30º. The breadth of the river is  29.  In a triangle with sides a, b, c, r 1  > r 2  > r 3  (which are the ex­ 
radii)  then 
(a)  40 m  (b)  30    m 

(c)  20 m  (d)  60  m.  (2004)  (a)  a >  b >  c  (b)  a <  b <  c 

21.  The  sides of  a  triangle  are  sina,  cosa and  1+ sin a cosa  for  (c)  a  >  b  and  b  <  c  (d)  a <  b  and  b  >  c. 

some 0 < a <  p2 .  Then  the  greatest angle  of  the  triangle  is  (2002) 

30.  co t -1 éë (c o s a ) 1 ûù + ta n -1  éë ( c o s a 1  ûù  = x
2
) 2 
(a)  120º  (b)  90º 

(c)  60º  (d)  150º.  (2004)  then  sin  x  =  (b)  cot2  (a/2) 
(a)  1  (d)  cot(a/2) 
22.  If  u = a 2 cos 2 q + b 2 sin 2 q + a 2 sin 2 q + b 2 cos 2 q  (c)  tana  (2002) 

then the difference between the maximum and minimum values  31.  The  number of solutions  of tan  x  + sec x  =  2cos  x  in  [0,  2p) 

of  u 2  is  given  by  is 

(a)  (a  +  b) 2  (b)  2  a 2 + b 2  (a)  2  (b)  3  (c)  0  (d)  1. 

(c)  2(a 2  +  b 2)    (d)  (a  –  b)2 .   (2004)  (2002) 

Answer  Key 

1.  (d)  2.  (d)  3.  (a)  4.  (d)  5.  (c)  6.  (b) 
7.  (c)  8.  (b)  11.  (a)  12.  (b) 
13.  (d)  14.  (c)  9.  (c)  10.  (b)  17.  (d)  18.  (a) 
19.  (c)  20.  (c)  23.  (c)  24.  (d) 
25.  (*)  26.  (a)  15.  (a)  16.  (c)  29.  (a)  30.  (a) 
31.  (b)
21.  (a)  22.  (d) 

27.  (a)  28.  (*) 

Trigonometry  107 

1.  (d) : As  x,  y,  z  are  in A.P. Þ  2y  =  x  +  z  …  (i)  5.  (c) : A = sin 2 x +  cos 2 x 
tan–  1x  ,  tan –1 y  and  tan –1z    are  in A.P.,  then  We  have   cos 4 x £  cos 2 x 
2tan –1 y  =  tan –1 x  +  tan –1z    sin 2 x  =  sin 2 x 
Adding sin 2x   +  cos 4 x £  sin 2 x +  cos 2 x
2 tan -1 y = tan -1 èæç x + z ö \  A £  1. 
1 - xz ÷ø  Again A =  t + (1  –  t) 2  =  t 2  –  t + 1,  t ³  0, 
where  minimum  is  3/4 
Þ tan -1 æ 2 y ö = tan -1 æçè x + z ö
çè 1 - y 2 ÷ø  1 - xz ø÷

Thus  y 2  =  xz  …  (ii) 

From  (i) and  (ii),  we  get  x  =  y  =  z.  Thus  3 £ A £ 1 . 
4
Remark  :  y ¹  0  is  implicit  to  make  any  of  the  choice  correct. 
6.  (b) :  cos(a  + b) =  4/5 giving  tan(a  + b) =  3/4 
2.  (d) : Using sine rule in triangle ABD, we get 
Also sin(a  – b) =  5/13 given  tan(a  – b)  = 5/12 
p2 + q2 sinq 
AB = BD Þ AB = 3 + 5 
4 12 
sinq sin(q + b) sin(q + b)  = tan(a + b) + tan(a - b)  = = 36 + 20 = 56 

As  tanb =  p , we  have  1 - tan(a + b)tan(a - b)  1 - 3 ´  5  48 - 15 33
q 4 12

sin(q  + b) =  sinq  cosb  +  cosq  sinb  7.  r = cos p , 
(c)  :  We  have R n

= sinq × q + cosq × p = pcosq + qsinq Let  cos p =  1  .
p2 + q2 p2 + q2  p2 + q2  n2

We then  get  AB = (p2 + q2 )sin q Thus we get  p =  p
pcosq + qsinq  n4

i.e., n  = 4, acceptable. 

(a) :  tanA + c o t A cos p = 1  Þ p = p .  \  n  =  3,   acceptable. 
3.  - cotA - tan A n2 n3
1 1

= sin2 A + cos 2 A cos p = 3  Þ p = p .  \  n  = 6,   acceptable. 
cosA(sinA - cosA) sinA(cosA - sinA) n2 n6

= sin3 A - cos 3 A But cos p =  2  will produce no value of n. 
(sinA - cosA)cosAsinA n3

= (sinA - cosA)(sin2 A + sinAcosA + cos2 A)  As 1 < 2 < 1  Þ cos p < cos p < cos p
(sinA - cosA)sinAcosA 23 2 3 n 4 

= 1 + sinAcos A = 1 + secAcosec A Þ p > p > p Þ 3 < n < 4 (impossible) 
sinAcosA 3n4

4.  (d) :3 sin P + 4cos  Q  =  6  8.  (b) : cos(b  – g) + cos(g – a) + cos(a – b) = – 3/2
Þ  (cosb cosg + sinb sing) + (cosg cosa + sing sina) 
4 sin Q + 3cos P =  1 + (cosa  cosb + sina  sinb) =  – 3/2
Þ  2(cosb  cosg  + cosg  cosa  + cosa  cosb) 
Þ  16 + 9 + 24 (sin (P +  Q)) =  37 + 2( sinb  sing  + sing  sina  + sina  sinb) + 3 = 0
Þ  {cos 2a  +  cos 2b  +  cos 2g 
Þ  24 (sin (P + Q)) = 12  + 2(cosa  cosb + cosb  cosg  +  cosg  cosa)} 
+ {sin 2a + sin 2b +  sin 2g 
Þ sin (P + Q) = 1 Þ sin R =  1  Þ R =  5 p or  p + 2(sina sinb + sinb sing + sing  sina)} = 0
2 2 66 Þ  (cosa + cosb + cosg)2   + (sina + sinb + sing)2   = 0 
Which  yields  simultaneously 
But if  R =  5 p then P <  p and  then  3 sin P <  1  cosa  + cosb  + cosg = 0 and sina  + sinb  + sing  =  0
6 6 2

and so 3sin  P + 4 cos Q  < 1 + 4 (¹ 6)  Thus, R =  p . 
2 6

108  JEE MAIN CHAPTERWISE EXPLORER 

9.  (c)  : 1 st  Solution  :  13.  (d) :  sin -1 èçæ x öø÷ + sin -1 çæè 54 ÷öø = p
Let  height of  the  pole AB  be h.  Then  5 2 
BC = h  cot 60° =  h / 3 
BD = h cot 45° =  h  Þ  sin -1 çèæ x ÷øö = p - sin -1 çèæ 54  ÷öø 
As BD  –  BC  =  CD  5 2

A  x = sin æ p - sin -1 çæè 54  ÷öø ö
5 çè 2 ÷ø 

x = cosèçæ sin-1 4 ÷øö = cos èçæ cos -1 3 ÷öø = 3  Þ x =  3. 
5 5 5 5 

h  14.  (c)  :  0  <  x  < p 

B  60°  45°  Given  cos x + sin x = 1 
C  7  D  2 

Þ h- h  = 7  Þ h( 3 -1) = 7 3  Þ  1 + sin 2 x =  1  (By  squaring  both  sides) 
3  4 

2 tan x  = -3 
1 + tan 2 x 4 
7 3 =7 3( 3 + 1) 7 2 3 (
Þ h= 3 - 1  2 = 3 + 1)m 
Þ  3tan2   x  +  8tan  x  +  3  =  0 

2n  d  Solution  :  tan x = -8 ± 64 - 36 =  -4 ± 7 
We use the fact that the ratio of distance of B from D and that  6 3
of B  from  C  i.e.  BD  to  BC  is  3 :1 
Q  tan x < 0 Þ tan x =  -4 - 7 
8
BD = 3,  so that  BD  = 3 
BC CD 3 - 1  15.  (a)  :  2sin2   x  +  5  sinx  –3  =  0

A  Þ  sin x = 12  ,sin x ¹ - 3 
there  sin x =  21  , we  know  that  each  trigonometrical  function 
B  60°  45°  assumes  same  value  twice  in  0 £  x £  360°. 
C  D  In  our  problem  0° £  x £  540°.  So  number  of  values  are  4 
7  like  30°,  150°,  390°,  510°. 

Then  BD = 3 CD = 3 × 7 = 7 3 ( 3 + 1) 
3 -1 3 - 1  2 
16.  (c)  :  Altitude  from  A to  BC  is  AD 

1 AD ´ BC
As AB  =  BD,  the  height  of  the  pole =  7 3 ( 3 + 1)m  Area  of D  =  2 
2
\ 2 × Area of  D = AD 
10.  (b)  :  cot æè cosec -1 5 + tan -1  2 ö a
3 3 ø 
\  Altitudes  are  in  H.P. 

= cot èæ tan -1 3 + tan -1  2 ö \ 2D , 2D , 2 D Π HP  B  D  C 
4 3 ø  abc a

æ 3 + 2  ö Þ 1 , 1 , 1  ΠH.P.  Þ a, b, c Π A.P. 
4 3  ÷ a b c
ç tan -1  tan -1 167 öø  6 
= cot ç 3 2 ÷ = cot æè = 17  17.  (d)  :  Using  cos-1 A - cos -1 B

çè 1 - 4 × 3 ÷ø  ( ) = cos-1 AB + (1 - A2 ) (1 - B2 ) 

11.  (a) : OP = Tower 

OAB is equilateral triangle \  cos-1 x - cos -1  y  = a

\  OA  =  OB =  AB  =  a 

In D AOP,  A  30°a  O  Þ  xy + 1 - x2  1 - y 2  = cos a
tan 30°  = OOPA  2 4 
60° 

a  a  Þ  çæè cos a - xy 2  = (1 - x 2 ) æ y 2  ö
2 çè1 - 4  ÷ø
Þ  OP =  a  30°  ÷öø
3  B 
Þ  4x 2  –  4xy  cosa  +  y 2  =  4  (1  –  cos 2a)  =  4sin 2a. 
12.  (b) : f (x) is defined if  -1 £ 2x  -1 £ 1 and cos x > 0 
18.  (a)  :  c  = 2 R 
sin C
p p \ 0 £ x <  p2 .
or  0 £ x £ 4 and - 2 < x <  2  \  c  =  2R  ...(A)(Q  C  =  90º)    and 

Trigonometry  109 

tan C = r A  (21)2 + (27) 2 
2  s - c 2(1  +  cos a  cos b  +  sin a  sin b)  =  (65)2 

\  r  =  (s  –  c) r  1170 
2[1  +  cos  (a  – b)]  =  (65) 2 
R
( ) tanC B  cos 2  (a - b )  1170 130 ´ 9  9
2  = tan 45° =  1  2 =  4 ´ 65 ´ 65 = (130) ´ (130) = 
...(B) 
C  130

= a + b + c  -  c ;  2r  =  a  +  b  –  c  a - b  3 
2  \ cos  = 
2 130 
adding  (A)  and  (B)  we  get  2(r  +  R)  =  a  +  b. 

19.  (c) : ÐR  =  90° \ ÐP + ÐQ  =  90°  As p  < a  – b  <  3p  then  cos  æ a - b ÷öø =  negative 
çè 2
P 920 - Q2  ,  P Q 
\ 2 = 2 = 45  - 2  C 
24.  (d)  :  2a  cos2    +  2c  cos2  A  /2  =3b 
tan P / 2  = 1 - tanQ / 2  (from  given)
1 1 + tan Q / 2  2 
Þ 
Þ  a(1  +  cos  C)  +  c(1  +  cos  A)  =  3b

tan P + tan Q = 1 - tan P × tan Q  Þ  a  +  c  +  a  cos  C  +  c  cos  A  =  3b 

Þ  22 2 2  (a  cos  C  +  c  cos  A  =  b  projection  formula)

Þ  a  +  c  +  b  =  3b

Þ  - b = 1 - c  Þ  a  +  c  =  2b  A 
aa

çèæ Q tan P2 , tan Q2   are roots of ax2  + bx + c = 0 ÷öø 25.  (*)  :  OB  =    tan  30° E 
AO 
p/3 O 
c - b  A  uuur  OA = 8 3
Þ  a = 1  Þ  c  =  a  +  b.  30°  Þ  OB  =  3  9  B  D C 

20.  (c)  :  Breadth  of  river  OC  =  AC  cos  60°  Area  of  triangle  ADB  1 ´ 8 3 ´ 4 = 16 3 

29 9
30°  60° 
=  40  cos  60°  B  C  O  16 3 = 32 3 
Area  of triangle ABC  =  2  × 
21.  (a)  :  If  a2   =  sin2 a,  b2   =  cos2 a,  c 2  =  1  +  sin a  cos a  99

- sin a cos a 26.  (a)  : a =  A  + b 3/4 h 
then  cos  c  =  2 sin a cos a \ cos  c  =  –1/2  \ b  =  A  – a  b  1/4 h
tan A - tan a aA
22.  (d)  :  u 2  =  a2 (  cos 2q  +  sin2 q)  +  b2 (  sin2 q  +  cos2 q)  + tan b  =  1 - tan A tan a 

( ) ( ) 2 a4 + b4 sin 2 q cos2 q + a 2b2 sin 4 q + cos 4 q  3  h + æ - h  ö
5  40 çè 160 ÷ø
Þ  = 
2  æ h ö æ hö
( ) = a 2  +  b 2  +  2 2 çè 40 ÷ø çè 160 ÷ø
a2b2 + a2 - b2 sin q co s 2 q  1 - -

=  a2    +  b2   +  2  +  a 2b2  + æ a2 - b 2  ö 2 q Þ  h2    –  200h  +  6400  =  0
èçç 2  ø÷÷ sin Þ  (h  –  40)  (h  –  160)  =  0
Þ  h  =  40  or  h  =  160 
\ u2    will be maximum or minimum according as q = p/4 or

q  =  0° 27.  (a) : If R be the radius of circumcircle of regular polygon of 
n  sides,  and  r  be  the  radius  of  inscribed  circle  then 
\  Max.  u 2  =  2(a2    +  b2   )  and 

Min.  u 2  =  a 2  +  b2    +  2ab  =  (a  +  b)2    a  p  a  p

Now  Maximum  u2    –  Minimum  u2    R  =  2  cosec  2n and  r  =  2  cot  n

=  2(a 2  +  b 2 )  –  (a2    +  b2    +  2ab)  a æ p p ö
2 çè n cot  ÷ø 
=  a 2  +  b 2  –  2ab  =  (a  –  b) 2  \ R  +  r  =  cosec +
n
23.  (c) : sin a  + sin b  =  - 21
65 æ 1 +sicno pns pn ÷ö÷÷ø÷  A  O  B 
ç
and  cos a  +  cos b  =  - 27 =  a ç = a cot  p R  π  π  R  OL  =  r 
65 2 ççè 2 2 n  n  n  OB  =  R 

by  squaring  and  adding  we  get  B  L  C 


Click to View FlipBook Version